Влияние механического и физического загрязнений

Механическое загрязнение представляет собой засорение среды агентами, оказывающими лишь механическое воздействие без физико-химических последствий. Например, пыль в атмосфере, твердые частицы и разнообразные предметы в воде и почве (металлические бочки из-под топлива, шахтные отвалы). На транспорте к таким загрязнениям относятся пыль от истирания тормозных колодок на подвижном составе, резиновая пыль от истирания шин, выброшенные использованные шины вдоль автотрасс, отвалы земли при строительстве дорог и др.

Физическое загрязнение — результат энергетического воздействия — включает в себя тепловое, световое, шумовое, электромагнитное, ионизирующее загрязнения.

Тепловое (термальное) загрязнение возникает в результате изменения температуры среды в основном в связи с промышленными и транспортными выбросами нагретого воздуха, отработавших газов в атмосферу и воды в естественные водоемы из систем охлаждения. Причем тепловое загрязнение — это не обязательно увеличение температуры, но и ее понижение. Важно, что меняется режим температуры. В качестве примера можно рассмотреть сброс подогретой воды в водоемы от тепловых электростанций или промышленных предприятий. Он приводит к сокращению содержания кислорода в воде, повышению токсичности имеющихся в ней примесей, в результате чего нарушается биологическое равновесие. В загрязненной воде с повышением температуры начинают бурно размножаться микробы и вирусы.

Тепловое загрязнение воздействует на систему терморегуляции человека. Она представляет собой сложнейший механизм и включает тепловой центр, расположенный в гипоталамусе; большое количество термочувствительных нервных клеток в различных отделах центральной нервной системы; терморецепторы внутренних органов, слизистых оболочек и кожи; нервные пути, а также кожные сосуды, скелетные мышцы, эндокринные и потовые железы.

Условия окружающей среды (климатические, погодные условия, солнечная радиация и др.), воздействуя на человека, приводят в действие систему терморегуляции, которая в зависимости от длительности и интенсивности раздражителя усиливает или ослабляет процессы теплообразования и теплоотдачи, поддерживая тем самым постоянство температуры тела или тепловой гомеостаз организма. В оптимальных условиях окружающей среды отдача тепла организмом всегда равна его образованию в нем, в результате чего сохраняется тепловое равновесие организма со средой и поддерживается постоянство температуры тела.

В условиях повышенных температур среды, действия теплового излучения (солнечной радиации), повышения теплообразования в организме при мышечной работе постоянство температуры тела осуществляется с помощью изменения теплоотдачи. Этот механизм в целом носит название физической терморегуляции. Ее основной частью является сосудистая терморегуляция, которая изменяет кровенаполнение кожных сосудов. Повышение кровенаполнения сосудов кожи и работающих мышц в условиях нагревающего микроклимата увеличивает теплопроводность поверхности тела и тем самым усиливает теплоотдачу. По мере приближения температуры окружающей среды к температуре поверхности тела в действие вступает другой механизм физической терморегуляции — потоотделение. При интенсивном функционировании потовых желез у человека выделяется до 1,5 л пота в 1 ч, при испарении которого с поверхности кожи может сохраняться постоянство температуры организма даже при довольно тяжелой работе в условиях высокой наружной температуры.

При пониженных температурах среды и угрозе охлаждения организма прежде всего прекращается потоотделение и происходит сужение сосудов кожи, тем самым уменьшается теплоотдача организма. Если температура кожи и тела продолжает падать и угроза охлаждения не устраняется, то включается еще один вид терморегуляции, получивший название химической теплорегуляции. Сущность этого механизма состоит в повышении теплообразования или теплопродукции организма за счет возникновения микровибрации мышечных волокон в ответ на холодовые раздражители. Если такая реакция не компенсирует теплопотери организма, включается более мощный механизм химической терморегуляции — холодовая мышечная дрожь. Теплопродукция организма человека при мышечной дрожи может увеличиваться в 2—3 раза. Ветер и повышенная влажность приводят к увеличению теплоотдачи и ускорению обморожения (табл. 4.2^[1]).

В экстремальных климатических условиях и при различных заболеваниях возможно нарушение процессов саморегуляции в организме, при этом может наступить перегревание (гипертермия) или переохлаждение (гипотермия).

В повседневной деятельности человека воздействие температуры как экологического фактора среды выступает в виде микроклиматических условий. Роль микроклимата в жизнедеятельности человека определяется тем, что она может нормально протекать лишь при условии сохранения температурного гомеостаза организма, который достигается за счет системы терморегуляции и усиления деятельности других функциональных систем организма человека (сердечно-сосудистой, выделительной, эндокринной и систем, обеспечивающих энергетический, водно-солевой и белковый обмены).

Световое загрязнение представляет собой нарушение естественной освещенности местности в результате воздействия искусственных источников света или затенения, создаваемого в процессе деятельности человека. Одним из примеров является транспортный тоннель, проложенный в горе и освещенный внутри искусственными источниками света.

Свет, являясь первопричиной развития зрения и одним из основных факторов окружающей среды, определяющих существование человека, в определенных условиях представляет для него потенциальную опасность. Воздействие высоких уровней яркости света на зрительную систему, ведущее к снижению ее функций и даже к патологическим изменениям, возможно как в природных, так и в производственных условиях деятельности. К первым относятся яркости больших снежных пространств иод лучами солнца, ослепительность освещенных солнцем облаков при полетах самолетов выше облачности и др. В производственных условиях сильное световое воздействие могут оказывать прожекторные установки, электрои газосварка, лазерные системы, ксеноновые, галогенные лампы, пиротехнические средства, световое излучение ядерного взрыва и др. Отдельные искусственные источники света по своим энергетическим характеристикам превосходят световое излучение Солнца, и при их использовании возможно повреждение сетчатой оболочки глаза.

Эквивалентные температуры для оценки комбинированного действия низких температур воздуха и ветра на незащищенные участки тела человека.

Лазер является принципиально новым типом источника излучения с рядом новых физических свойств, которыми не обладают известные источники света, — временной и пространственной когерентностью и высокой плотностью мощности излучения. В связи с этим лазерное излучение представляет для органа зрения большую опасность по сравнению со всеми известными источниками оптического излучения. Это в первую очередь связано со снижением роли естественных физиологических защитных механизмов организма, в частности органа зрения.

Лазерные ожоги в связи с малой расходимостью луча и его высокой мощностью имеют, как правило, локальный характер. Такие ожоги идентичны контактным термическим ожогам. При плотности мощности излучения 1—2 Вт/см² имеют место отек эпителия и точечные помутнения. При дальнейшем увеличении плотности мощности наступает различной выраженности поражение роговицы — от поверхностного помутнения до обугливания ее собственного вещества с последующим разрушением. Несмотря на сравнительно высокую остроту зрения, люди с ожогами роговицы I—II степени теряют работоспособность, а иногда и способность к самостоятельному передвижению.

Хроническое воздействие избыточных доз инфракрасного излучения приводит к ряду патологических изменений со стороны век и переднего сегмента глазного яблока. Излучение видимой части спектра при особых условиях вызывает повреждения радужки и глазного дна.

Шумовое загрязнение происходит при увеличении интенсивности и повторяемости шума сверх природного уровня. К источникам шума техногенного происхождения относят все применяемые в современной технике механизмы, оборудование и транспортные средства.

Воздействие шумового фактора на человека состоит из двух составляющих: нагрузки на орган слуха как систему, воспринимающую звуковую энергию, и воздействие на центральные звенья звукового анализатора как систему приема информации. С возрастанием уровней шума сверх допустимой величины он может оказывать определенное физиологическое воздействие на организм человека. При очень высокой интенсивности шума возникают острая боль и даже повреждение (разрыв) барабанной перепонки.

Электромагнитное загрязнение образуется в результате изменения электромагнитных свойств среды. Бурное развитие электроники, внедрение современных технологий в области связи, радиолокации, радиои телекоммуникаций способствуют разработке сложных технических комплексов, где появляются электромагнитные излучения широкого диапазона частот — от единиц Гц до сотен ГГц. Эти излучения приводят к геофизическим аномалиям и изменениям в тонких биологических структурах. Электромагнитное излучение возникает также от линий электропередач, радио и телевидения; работы некоторых промышленных установок для нагрева металлов при плавке, ковке, закалке, для сушки и склеивания древесины, нагрева и сварки пластмасс и др. На воздушном транспорте (в аэропортах) и водном (на судах) появление электромагнитных полей (ЭМП) связано с работой радиопередатчиков, радиолокаторов и другого радионавигационного оборудования.

Электромагнитные поля радиочастот оказывают вредное воздействие на организм человека, причем опасность усугубляется тем, что они не обнаруживаются органами чувств. Имеющиеся экспериментальные данные свидетельствуют о высокой биологической активности ЭМП во всех частотных диапазонах. При относительно высоких уровнях облучающего ЭМП современная теория признает тепловой механизм воздействия. При относительно низком уровне ЭМП (к примеру, для радиочастот выше 300 МГц, что менее 1 мВт/см²) принято говорить о нетепловом или информационном характере воздействия на организм.

Физические поля электромагнитной природы как фактор, связанный с профессиональной деятельностью человека, представляют сложную гигиеническую проблему. Люди, подвергающиеся их воздействию, ощущают головные боли, раздражительность, нарушение сна и получают расстройство центральной нервной системы. Поля сверхвысоких частот могут оказывать воздействие на глаза, приводя к помутнению хрусталика (катаракте). Изучение заболеваемости у радистов, подвергающихся воздействию ЭМП, выявило наиболее высокую их заболеваемость неврозами по сравнению с другими профессиональными группами на флоте.

Биологический эффект ЭМП в условиях длительного многолетнего воздействия накапливается, в результате возможно развитие отдаленных последствий, включая дегенеративные процессы центральной нервной системы, рак крови (лейкозы), опухоли мозга и молочных желез, гормональные, а также иейродегенеративные заболевания.

Электромагнитные поля особенно опасны для детей, беременных (действуют на эмбрион), людей с заболеваниями центральной нервной, гормональной, сердечно-сосудистой системы, аллергиков и людей с ослабленным иммунитетом.

Ионизирующее загрязнение связано с превышением естественного уровня содержания в среде радиоактивных веществ (радионуклидов). Естественный фон создается за счет космического излучения, радиоактивного излучения недр Земли, радионуклидов атмосферы, гидросферы, литосферы и т. д. Помимо естественного фона, возникает техногенный фон, вызванный деятельностью человека. Источниками его являются осадки при ядерных взрывах, отходы атомной промышленности, аварийные выбросы на атомных предприятиях. Наибольший удельный вес в общем объеме радиоактивных осадков приходится на стронций-90, йод-131 и цезий-137, которые могут накапливаться в тканях организма человека.

Превышение допустимых уровней ионизирующих излучений представляет серьезную опасность для всех организмов. Под воздействием ионизирующих излучений в организме могут происходить нарушения работы кроветворных органов, иммунной системы, половых желез, желудочнокишечного тракта и обмена веществ. При этом наиболее опасны бета-, гамма-, рентгеновское и нейтронное облучение.

При оценке воздействия ионизирующего излучения на организм человека различают следующие виды поражения радиоактивными веществами: внешнее, вну треннее, контактное облучение.

Внешнее облучение создается радиоактивными веществами, находящимися на объектах окружающей среды (поверхность земли, техника, сооружения и т. п.). Основную опасность при внешнем облучении представляет гаммаизлучение вследствие высокой проникающей способности гамма-фотонов. Гамма-фотоны свободно проникают внутрь тела человека и могут стать причиной развития лучевых поражений (острая и хроническая лучевая болезнь). Гаммаизлучение слабо поглощается воздухом, поэтому поражение человека возможно на значительном удалении от источника ионизирующего излучения.

Источниками внутреннего облучения являются радиоактивные вещества, поступившие внутрь организма человека с загрязненным воздухом, продуктами питания и питьевой водой. При попадании радиоактивных веществ внутрь организма бета-излучение вследствие его большой удельной ионизирующей способности более опасно, чем гамма-излучение.

Особенно опасно попадание внутрь организма альфаактивных радионуклидов из-за их чрезвычайно высокой ионизирующей способности. Изотопы йода, цезия, стронция, бария легко впитываются в кровь и, вступая в химически стойкие соединения, могут накапливаться в различных органах и системах организма. Такие органы и системы называются критическими. Именно длительная задержка некоторых радионуклидов в критических органах и определяет опасность внутреннего облучения. Скорость выведения радионуклидов из организма за счет распада и биологических процессов характеризуют периодом нолувыведения. Величина периода полувыведения представляет собой время, в течение которого из организма будет выведена половина попавшего радионуклида.

При длительном проживании людей на территории, загрязненной радионуклидами, и при условии употребления продуктов местного производства следует учитывать не только воздействие внешнего гамма-излучения, но и поступление радионуклидов с пищей (95%), водой (4%) и воздухом (1%). При этом дозы внешнего и внутреннего облучения всего тела становятся соизмеримыми.

Контактное облучение обусловлено воздействием бетачастиц на кожные покровы. Бета-частицы вследствие небольшой длины пробега в биологических тканях интенсивно поглощаются кожей, вызывая развитие лучевых ожогов. Степень поражения кожи зависит от количества попавших на нее радиоактивных веществ и времени воздействия.

• [1] МР 2.2.7.2129—06.2.2.7. «Физиология труда и эргономика. Режимытруда и отдыха работающих в холодное время на открытой территории илив неотапливаемых помещениях. Методические рекомендации» (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 19.09.2006) [Электронныйресурс]. URL! http://files.stroyinl.ru/Datal/49/49 253/.