Человек и среда обитания. Комфортные условия жизнедеятельности

Цветность воды (окраска) обусловлена присутствием в воде гумусовых и дубильных веществ, жиров, органических кислот и других органических соединений. Определение цветности производится колориметрическим методом. Цветность воды определяется по платиново-кобальтовой шкале и выражается в градусах.

Запах и вкус воды обусловлены растворенными солями, газами, органическими соединениями, образующимися в процессе жизнедеятельности водных организмов. В соответствии с происхождением запахов их делят на естественные и искусственные. Определение запаха и вкуса производится органолептически.

Главные ионы. Наиболее распространены в природных водах анионы НСОз, SOf", CP,COJh HSiO.3 и катионы Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, K⁺, Fe²⁺. Содержание главных ионов в пресных водах составляет 90...95% от общего солесодержания. В производственных сточных водах их проявления могут быть очень разнообразны, это ионы висмута, кобальта, никеля, мышьяка и других тяжелых металлов.

Растворенные газы. Среди них определенное значение имеют кислород, диоксид углерода, сероводород и др. Содержание кислорода в воде поверхностных водоемов определяется поступлением его из воздуха и в результате фотосинтеза. В зимний период концентрация кислорода в воде водоемов резко уменьшается из-за отсутствия реаэрации и в связи с поступлением только подземных вод, почти не содержащих кислорода. Растворимость кислорода в воде зависит от температуры воды.

Биогенные вещества. К этой группе относят соединения, необходимые для жизнедеятельности водных организмов и образующиеся ими в процессе обмена вещества. Это, в первую очередь, минеральные и органические соединения азота, а также фосфора.

Органические формы азота представлены белками и продуктами их распада, и поступают они в водные объекты с очищенными сточными водами. Неорганические соединения азота NHJ, N0₂, N0₃ могут образовываться при разложении азотсодержащих органических соединений или же поступают в водоемы с атмосферными осадками, при вымывании удобрений из почвы. Промежуточной формой окисления аммонийного азота в нитраты N0₃ являются нитриты N0₂~.

Важным биогенным элементом является фосфор. В природных водах соединения фосфора присутствуют в небольших концентрациях и оказывают существенное влияние на водную растительность.

Микроэлементы. Это элементы, содержание которых в воде составляет менее 1 мг/л. Микроэлементы в природных водах могут находиться в виде ионов, молекул, коллоидных частиц, взвеси, входить в состав минеральных и органических комплексов. В питьевой воде важное гигиеническое значение имеют соединения йода и фтора.

Органические вещества. В природных водах они бывают в виде гумусовых соединений, которые образуются при разложении растительных остатков. Органические примеси сточных вод вследствие их многообразия, сложности и трудности анализа непосредственно не определяются.

Для характеристики степени загрязненности воды органическими соединениями применяют такие косвенные методы, как окисляемость воды и биохимическое потребление кислорода.

Окисляемость воды -- количество кислорода, необходимое для окисления примесей в данном объеме, мг/л. В зависимости от применяемого окислителя различают перманганатную и бихроматную окисляемостъ. Для оценки содержания органических веществ в сточной воде, особенно если она представляет собой смесь бытовых и производственных вод, определяют химическое потребление кислорода (ХПК).

Активная реакция воды является показателем щелочности или кислотности, количественно она характеризуется концентрацией водородных ионов. Для нейтральной воды рН = 7, для кислой -- меньше 7, для щелочной -- больше 7. Активная реакция природных вод обычно варьируется в пределах 6,5...8,5, рН сточных вод колеблется в больших пределах в зависимости от происхождения. Активная реакция воды определяется с помощью рН-метра.

Биологические показатели качества воды главным образом относятся к природным водам. Основные из них -- гидробионты и гидрофлора. К гидробионтам относится планктон -- обитатели, пребывающие в толще воды от дна до поверхности. Гидрофлора водных объектов определяется макро- и микрофитами. К первым относится высшая водная растительность, а ко вторым -- водоросли. При отмирании и разложении макрофитов вода обогащается органическими веществами, ухудшая органолептические показатели качества воды. Микрофиты не только поглощают углекислоту, но и продуцируют кислород.

Бактериологические показатели качества воды характеризуют безвредность воды относительно присутствия болезнетворных микроорганизмов.

Важным бактериологическим показателем является содержание бактерий группы кишечной палочки в 1 л воды, которое определяет величину коли-индекса. Наименьший объем воды (в мл), приходящийся на одну кишечную палочку, называется коли-титром.

Определение санитарно-бактериологических показателей осуществляется микробиологическими методами.

Характерная особенность нормирования водопотребления -- его отраслевая направленность. Отраслевые нормативы -- это предельно допустимые для данной отрасли показатели, рассчитываемые в настоящее время на средние условия производства, а в перспективе -- на прогрессивные технологии передовых предприятий.

Нормирование качества воды водного объекта состоит в определении совокупности допустимых значений показателей состава и свойств воды, в пределах которых надежно обеспечиваются охрана здоровья населения, благоприятные условия водопользования и экологическое благополучие самого водного объекта. Нормы качества поверхностных вод устанавливаются для хозяйственно-питьевого, коммунально-бытового и рыбохозяйственного водопользования.

К хозяйственно-питьевому водопользованию относится использование водных объектов или их участков как источников хозяйственно-питьевого водоснабжения, а также как источников водоснабжения предприятий пищевой промышленности.

Коммунально-бытовое водопользование включает использование водных объектов для купания, спорта и отдыха населения, а также иное использование водных объектов, находящихся в черте населенных мест.

Рыбохозяйственные водотоки, водоемы и их отдельные участки используются для воспроизводства, промысла и миграции рыб, беспозвоночных и водных млекопитающих.

Под качеством понимается характеристика состава и свойств воды, определяющих ее пригодность для конкретных видов водопользования. Формирование качества происходит при загрязнении поверхностных вод либо сосредоточенными сбросами сточных вод различного вида, образующимися в результате деятельности человека, либо рассредоточенным потоком с водосборных пространств: селитебных территорий, сельскохозяйственных угодий, просто хозяйственно освоенных площадей водосбора.

Допустимая степень снижения качества поверхностных вод определяется требованиями к составу и свойствам воды и предельно допустимыми концентрациями (ПДК) веществ в воде водных объектов ! соответствии с видом водопользования. Водные объекты следует считать загрязненными, если в расчетном пункте (створе) не соблюдаются установленные для данного вида водопользования требования к составу и свойствам воды и нормативы ПДК, приведенные в «Санитарных правилах и нормах охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами».

При несоответствии воды ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая» возникает необходимость улучшения ее качества. Способы и методы обработки воды на водопроводной станции так же, как и состав сооружений по водоочистке, зависят от свойств воды источника. Под улучшением качества воды понимают комплекс мероприятий, направленных га осветление (устранение мутности воды), обесцвечивание (устранение цветности воды) и обеззараживание (освобождение воды от патогенных микроорганизмов). В отдельных случаях прибегают к использованию специальных методов обработки воды: опреснению, умягчению, обезжелезиванию, фторированию и т. д. Осветление достигается методами отстаивания, коагулирования и фильтрования. Обеззараживание воды является заключительным, наиболее важным процессом улучшения качества воды и может осуществляться химическими и физическими безреагентными методами. К физическим методам относятся: кипячение, облучение УФ-лучами, воздействие ультразвуковыми волнами, токами высокой частоты или гамма-лучами. Химические методы обеззараживания воды основаны на применении различных химических соединений, обладающих бактерицидным действием. В качестве обеззараживающих агентов наиболее часто применяется газообразный хлор или его различные соединения, содержащие гак называемый активный хлор, также применяется озон, соединения серебра и др. В настоящее время наибольшее распространение получили хлорирование, озонирование и облучение воды УФ-лучами. Понятие очистки неразрывно связано с качеством. При рациональном использовании среда загрязняется слабо, и происходящие в ней природные процессы саморегуляции и самоочищения восстанавливают ее качество почти допервоначального состояния. При нерациональном использовании загрязнение достигает такой степени, что сама среда не в состоянии с ним справиться и, следовательно, будет деградировать. Предотвратить это возможно путем искусственного восстановления качества среды. Очистка в широком экологическом понимании -- это удаление из какой-либо среды появившихся в ней новых, обычно нехарактерных для нее физических, химических или биологических агентов либо снижение их концентрации или интенсивности до естественного среднемноголетнего уровня. Другими словами, очистка -- это процесс, направленный на восстановление качества среды, сохранение естественного равновесия происходящих в ней процессов, ее биологической ценности.

Существует и другое, практическое понимание очистки: удаление из среды тех или иных физических, химических или биологических агентов до уровня, позволяющего использовать ее для нужд хозяйственной деятельности. Очистка в практическом понимании не всегда направлена на сохранение естественного равновесия в развитии среды, так как в процессе очистки могут извлекаться и характерные для среды компоненты.

7. Почва как фактор среды обитания

Почва --- это природное образование, состоящее из связанных между собой горизонтов, формирующихся в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под действием воды, воздуха и живых организмов. Почва состоит из твердой, жидкой (почвенный раствор), газообразной и живой (почвенная флора и фауна) частей.

Каждая почва включает минеральные, органические и органоминеральные комплексы соединений, а также почвенные растворы, почвенный воздух и почвенные микроорганизмы.

Как один из факторов окружающей среды почва и подстилающие ее горные породы (грунт) оказывают большое влияние на здоровье людей и санитарные условия жизни населения. Почве принадлежит ведущая роль в круговороте веществ в природе, обеззараживании твердых и жидких отходов. Она оказывает существенное влияние на климат, химический состав растительных продуктов и опосредованно на продукты животного происхождения.

Одной из постоянных частей является почвенная влага. Гигиеническое значение почвенной влаги состоит в том, что все химические вещества, а также биологические загрязнители почвы (яйца гельминтов, простейшие, бактерии, вирусы) могут мигрировать в почве только с почвенной влагой. Кроме того, все химические и биохимические процессы, протекающие в почве, в том числе процессы самоочищения почвы от органических соединений, осуществляются в водных растворах.

Другой постоянной частью почвы является воздух. Гигиеническое значение почвенного воздуха состоит в том, что отклонение от его естественного состава может явиться показателем загрязнения почвы. Кроме того, с почвенным воздухом могут передвигаться на большие расстояния летучие загрязнители почвы. Кислород почвенного воздуха обеспечивает процессы самоочищения почвы от органических загрязнителей.

В результате хозяйственной (бытовой и производственной) деятельности человека в почву поступает различное количество экзогенных химических веществ: пестицидов, минеральных удобрений, стимуляторов роста растений, поверхностно-активных веществ (ПАВ), полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), промышленных и бытовых сточных вод, выбросов промышленных предприятий и транспорта и т. п.

Почва, являясь элементом биосферы Земли, формирует химический состав потребляемых человеком продуктов питания, питьевой воды и отчасти атмосферного воздуха; этот состав зависит от естественной химической природы почв, а также качества и количества вносимых в почву экзогенных химических веществ. Описаны случаи отравления людей и животных, употребляющих фитомассу, выращенную на земельных участках эндемических районов и содержащую повышенные концентрации некоторых химических веществ. Так, растения, произрастающие на щелочных почвах (США, Канада, Ирландия) с высоким содержанием селена, могут накапливать его в количествах до 5000 мг/кг. Высокая концентрация селена в растительных продуктах является причиной возникновения «щелочной болезни» скота (селеновый токсикоз), отравлений людей и массовой гибели сельскохозяйственных животных.

В настоящее время, кроме естественных эндемических почвенных регионов, появились искусственные биогеохимические районы и провинции. Их появление связано с использованием разнообразных пестицидов, минеральных удобрений, стимуляторов роста растений и пр., а также с поступлением в почву промышленных выбросов, сточных вод и отходов, содержащих химические вещества, относящиеся к разным классам опасности (табл. 8). В искусственных геохимических провинциях отмечается повышение уровня заболеваемости, иногда врожденные уродства и аномалии развития, нарушения физического и психофизического развития детей.

Таблица 6. Классы опасности химических веществ, попадающих в почву из выбросов, сбросов, отходов

Помимо отдаленных последствий, в искусственных геохимических провинциях наблюдаются случаи не только хронических, но и острых отравлений при проведении работ на сельскохозяйственных полях, огородах, садах, обработанных пестицидами, а также на земельных угодьях, загрязненных экзогенными химическими веществами, содержащимися в атмосферных выбросах промышленных предприятий.

Например, загрязнение почвы фтором за счет промышленных выбросов приводит к накоплению его в растениях, а затем к развитию флюороза у людей, потребляющих культурные растения, выращенные на этой почве. При этом отмечается неблагоприятное влияние фтора на функцию кроветворения, фосфорно-кальциевый обмен, наблюдается возникновение болезней печени, почек и других нарушений. Кроме того, повышенное содержание фтора в почве приводит к нарушению процессов ее самоочищения.

Поступление в почву ртути даже в незначительных количествах оказывает большое влияние на ее биологические свойства. Установлено, что ртуть снижает аммонифицирующую и нитрифицирующую активность почвы. Повышенное содержание ртути в почве населенных мест оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека: наблюдается увеличение частоты заболеваний нервной и эндокринной систем, мочеполовых органов.

Свинец при попадании в почву угнетает деятельность не только нитрифицирующих бактерий, но и микроорганизмов-антагонистов кишечной и дизентерийной палочек Флекснера и Зонне, удлиняет сроки самоочищения почвы; при повышенном содержании его в почве у населения наблюдаются патологические изменения со стороны кроветворной и репродуктивной систем, органов внутренней секреции, а также отмечается учащение случаев злокачественных новообразований. К микроэлементам, повышенное содержание которых в почве вызывает неблагоприятные последствия, относятся бор, ванадий, таллий, вольфрам и др.

Находящиеся в почве химические соединения смываются с ее поверхности в открытые водоемы или поступают в грунтовый поток воды, тем самым определяя качественный состав хозяйственно-питьевых вод, а также пищевых продуктов растительного происхождения. Качественный состав и количество химических веществ в этих продуктах во многом определяется типом почвы и ее химическим составом.

Особое гигиеническое значение почвы связано с опасностью передачи человеку возбудителей различных инфекционных заболеваний. Несмотря на антагонизм почвенной микрофлоры, в ней длительное время способны сохраняться жизнеспособными и вирулентными возбудители многих инфекционных заболеваний. В течение этого времени они могут загрязнять подземные водоисточники и заражать человека. Длительно сохраняются в почве не только патогенные бактерии, но и вирусы. Также в почве длительно (20-25 лет) сохраняются споры патогенных микроорганизмов: столбнячной палочки, возбудители газовой гангрены, ботулизма и сибирской язвы.

Наиболее простой путь заражения -- через руки, загрязненные инфицированной почвой. Описан случай эпидемии брюшного тифа, охватившей за 36 дней 60% детей в детском саду, инфицированных через загрязненный песок. Однако чаще встречаются более сложные пути передачи инфекционного начала через почву. Имеются данные о вспышках тифа, возникших в результате проникновения возбудителей из загрязненной почвы в грунтовые воды, о колодезных эпидемиях брюшного тифа и дизентерии, связанных с загрязнением почвы. С почвенной пылью могут распространяться возбудители ряда других инфекционных болезней (микробактерии туберкулеза, вирусы полиомиелита, Коксаки и др.) Почва играет эпидемическую роль в распространении гельминтов. В естественных условиях в почву постоянно поступают органические вещества, в первую очередь вещества растительного происхождения. Уровень загрязнения почвы органическими веществами является косвенным показателем эпидемической опасности почвы. Перечень показателей степени загрязнения почвы, ее санитарной и эпидемической опасности приведен в табл. 8.10.

В последнее время оценка эпидемической опасности почв населенных пунктов проводится по количеству в 1 г почвы бактериальных клеток (кишечных палочек, энтерококков, патогенных энтеробактерий, энтеровирусов) и яиц гельминтов с учетом характера землепользования.

Процесс денитрификации характеризуется обильным выделением газов, состоящих обычно из смеси азота и СОг, иногда с примесью оксида азота.

Гигиеническое значение денитрификации весьма важно в связи с тем, что этот процесс при работе сооружений по почвенной очистке может быть преобладающим, например в начальный период эксплуатации полей орошения. Положительным моментом в этом процессе является то, что при дефиците кислорода воздуха используется кислород нитратов, чем предотвращается загрязнение ими подземных вод. Судьба нитратов, образовавшихся при биохимическом окислении органических веществ, сводится к тому, что часть из них усваивается корнями растений, часть подвергается денитрификации и, наконец, используется для синтетических процессов микроорганизмами.

Если в почве обезвреживание органического вещества в основном осуществляется путем биохимических процессов минерализации, нитрификации, денитрификации и лишь незначительно за счет твердых отбросов, осадка сточных вод и активного ила в искусственных сооружениях осуществляется главным образом за счет процессов гумификации при участии термофильных микроорганизмов.

Все названные выше почвенные процессы имеют большое санитарно-гигиеническое значение. Они лежат в основе широко используемых методов почвенного обезвреживания нечистот и отбросов, в частности биотермического.

Биотермическое обезвреживание органических загрязнений обеспечивает разрушение сложного органического вещества отходов и продуктов обмена (мочевины, мочевой кислоты и др.) до более простых соединений, которые затем термофильными микроорганизмами в присутствии кислорода превращаются в новое, устойчивое, безопасное в санитарном отношении вещество -- гумус. Одновременно происходит уничтожение вегетативных форм патогенных бактерий, вирусов, простейших, яиц гельминтов, яиц и личинок мух, семян сорняков.

Потенциальные опасности, угрожающие жизни и здоровью человека, существовали всегда. Но к началу третьего тысячелетия экономический и социальный ущерб от техногенных ЧС стал приобретать огромные масштабы и даже катастрофический характер. Наибольшую опасность в настоящее время в техногенной сфере России представляют транспортные аварии, взрывы и пожары, радиационные аварии, аварии с выбросом химически и биологически опасных веществ, гидродинамические аварии, аварии на электроэнергетических системах и очистных сооружениях. Особенно актуальна и сложна эта проблема для современной России, где ежедневно в среднем происходят две серьезные аварии на трубопроводах, раз в неделю -- на транспорте, ежемесячно -- в промышленности. В среднем за год в результате аварий и катастроф в России ежегодно погибают примерно 50 тыс. чел. и 250 тыс. чел. получают серьезные ранения.

8. Основы физиологии труда и комфортные условия жизнедеятельности

Всю человеческую деятельность по характеру выполняемой деятельности разделяют на три основные группы:

§ физический труд;

§ умственный труд;

§ механизированные формы физического труда.

При осуществлении физического труда человек выполняет энергетические функции в системе «человек - орудие труда». Осуществляя механизированные формы физического труда, человек выполняет умственные и физические функции в системе «человек - машина», т.е. выполняет функции оператора. Умственный труд предполагает выполнение работ, связанных с приёмом и переработкой информации. Это управление, творчество, преподавание, научная деятельность, учёба и т.д. Особенностью некоторых видов труда является повышенное эмоциональное напряжение, других - однообразие и простота выполняемых функций (монотомия). Во всех случаях умственной деятельности основным является участие нервной системы, её центральных отделов.

Критерии оценки тяжести труда.

Труд, в зависимости от характера деятельности человека, можно условно разделить на:

§ физический, связанный в основном со статической или динамической нагрузкой на мышцы;

§ умственный, связанный в основном с нагрузкой на определённые группы анализаторов (зрительные, слуховые, тактильные).

Если тяжесть физического труда может быть оценена по нагрузке, приходящейся на мышцы человека в течение определённого времени, то тяжесть умственного труда может быть оценена только по его напряжённости.

По степени физической тяжести работы делятся на:

§ лёгкие - не требующие систематического физического напряжения (категория Iа) или связанные с некоторым напряжением (Iб) - энергозатраты до 152 Вт и от 153 Вт до 176 Вт;

§ средней тяжести - связанные с постоянной ходьбой и перемещением мелких ( до 1 кг) предметов (IIа), а также связанные с ходьбой и переносом небольших (до 10 кг) тяжестей и с умеренным напряжением (IIб) - энергозатраты 176-234 Вт и 235-292 Вт;

§ тяжёлые (категория III) - связанные с систематическим напряжением и передвижением (свыше 10кг) тяжестей - энергозатраты свыше 292 Вт.

Рабочая зона - это пространство высотой до двух метров над уровнем пола. Постоянное рабочее место - это место, на котором работник находится непрерывно более двух часов. В процессе физической деятельности происходит энергетический обмен более интенсивный, чем при трудовой деятельности. Интенсивность теплообмена организма определяется микроклиматом: температурой, влажностью, скоростью движения воздуха и наличием тепловых потоков. Различают абсолютную, максимальную и относительную влажность воздуха.

Абсолютная влажность - количество водяных паров, содержащихся в единице объема (г/м³). Максимальная влажность - максимально возможное количество водяных паров, которое может содержаться в единице объема воздуха при данной температуре без конденсации в капельной фазе. Относительная влажность воздуха - отношение абсолютной влажности к максимальной при данной температуре, выраженная в процентах.

При изменении температуры окружающей среды организму необходимо время на адаптацию, а длительное пребывание в условиях повышенной или пониженной температуры связанно с акклиматизацией, что приводит к дополнительной нагрузке на механизмы терморегуляции.

Выделение избыточного тепла, образующегося в процессе жизнедеятельности организма, происходит в основном через кожу и легкие за счет излучения (примерно 44% выделяемого тепла), конвекции (31%) и испарения (21%). За счет нагрева воздуха в легких теряется примерно 4% выделяемого тепла.

Количество тепла, отдаваемого телом за счет излучения в направлении поверхности с более низкой температурой, подчиняется закону Стефана-Больцмана и пропорционально площади поверхности тела, разности четвертых степеней температур тела и поверхности и степени черноты тела (для абсолютно черного тела этот коэффициент равен 1, для зеркально отражающего близок к 0).

Потеря тепла за счет конвекции, т.е. передача тепла с поверхности тела, обтекающему его менее нагретому воздуху, пропорциональна площади тела, разности температур тела и воздуха, и скорости обдувающего тело воздушного потока. При нулевой скорости потока конвективный теплообмен поддерживается за счет движения воздуха, обусловленного разной плотностью нагревшегося вблизи тела и более холодного окружающего воздуха.

Потеря тепла за счет испарения пропорциональна площади тела, с которой происходит испарение пота, относительной влажности воздуха и скорости обдувающего воздушного потока.

Параметры микроклимата производственных помещений нормируются ГОСТ 12.1.005-88 «ССБТ Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны». Основной принцип нормирования - создание оптимальных условий труда для человека при определенной физической нагрузке. При этом учитывается тяжесть выполняемой работы, наличие в помещении источников явного тепла и время года.

Год делится на 2 периода - теплый (среднесуточная температура выше +10⁰С) и холодный (температура +10⁰С и ниже).

Выполняя работы, которые связаны с нервно-эмоциональным напряжением (в кабинах и на постах управления различными технологическими процессами, в залах, где имеется вычислительная техника и т.д.) температура воздуха должна составлять 22-24?С при влажности 40-60% и скорости движения воздуха до 0,1 м/с. Параметры микроклимата вспомогательных помещений (конструкторских бюро, библиотек, помещений служб управления) устанавливаются в соответствии со строительными нормами и правилами.

Самочувствие человека при разных параметрах микроклимата.

Холодно и сыро: влажность 60-100%; температура 0-20⁰С.