5.Медицинское значение физических факторов атмосферного воздуха (уф, ик)

Солнечная радиация представляет собой интегральный поток электромагнитных колебаний и корпускулярных частиц. Электромагнитное излучение охватывает диапазон длин волн от гамма-излучения до радиоволн. Энергетический максимум приходится на видимую часть спектра. Корпускулярные частицы в основном представлены протонами и электронами. Солнечная радиация поддерживает тепловой баланс Земли, обеспечивает водный обмен организмов, создание и превращение органического вещества автотрофным звеном биосферы. Все это в конечном итоге делает возможным формирование окружающей среды, способной удовлетворить жизненные потребности организмов.

Атмосфера пропускает до поверхности Земли только оптическую часть спектра, в которую входят невидимые ультрафиолетовые (290 - 400 нм), видимые световые (400 - 760 нм) и невидимые инфракрасные лучи (760 - 2800 нм). У поверхности Земли ультрафиолетовая часть составляет 1 %, видимая – 40 %, инфракрасная – 59 %. Ультрафиолетовые (УФ) лучи короче 290 нм губительны для живых организмов, поглощаются озоновым слоем и до поверхности планеты практически не доходят. В пределах видимого участка спектра выделяют фотосинтетически активную радиацию (380 - 710 нм), обеспечивающую фотосинтез.

Солнечная радиация оказывает биологическое действие на весь организм: стимулирует физиологические процессы, влияет на обмен веществ в организме, тонус, работоспособность, является оздоровительным и профилактическим природным фактором.

По характеру биологического действия ультрафиолетовую часть спектра делят на три области – А, В, С. Длинноволновая область А (320 - 400 нм) обладает преимущественно загарным действием, средневолновая область В (280 - 320 нм) – витаминообразующим действием, что позволяет применять этот вид излучения в качестве лечебного и профилактического средства. При действии ультрафиолетового излучения области В провитамин 7, 8 – дегидрохолестерин в коже человека переходит в активную форму. Область С (200 - 280 нм) обладает бактерицидным действием, в основе которого лежит нарушение жизнедеятельности микробных клеток. Бактерицидный эффект используется с практическими целями для обеззараживания воздушной среды помещений, питьевой воды, некоторых продуктов питания.

Интенсивность ультрафиолетовой радиации измеряется в биодозах. Биодоза – величина эритемного потока, вызывающая эритему через 6 - 10 часов после облучения. Биодозу у каждого человека определяют индивидуально экспериментальным путем. Индивидуальная чувствительность к ультрафиолетовым лучам зависит от возраста, пола, цвета кожи, волос, наличия ряда заболеваний, присутствия в организме некоторых лекарственных средств или токсических веществ.

Ультрафиолетовая недостаточность отрицательно отражается на здоровье и проявляется снижением адаптационных возможностей организма, окислительно-восстановительных процессов, ухудшением регенерации тканей, нарушением фосфорно-кальциевого обмена, стойкости капилляров, поражением нервной системы, системы кроветворения, паренхиматозных органов, повышением утомляемости, снижением работоспособности и сопротивляемости организма к токсическим, канцерогенным, мутагенным и инфекционным агентам. Наиболее частым проявлением ультрафиолетовой недостаточности является гиповитаминоз или авитаминоз D. У взрослых нарушение фосфорно-кальциевого обмена на почве гиповитаминоза D проявляется в плохом срастании костей при переломах, ослаблении связочного аппарата суставов, в быстром разрушении эмали зубов. Ультрафиолетовая недостаточность у детей в условиях нормального питания является ведущим фактором экзогенного рахита.

Однако воздействие УФ-излучения не ограничивается благоприятным влиянием. Повышение суммарной эритемной дозы до 5 и более биодоз приводит к угнетению синтеза ДНК, торможению функций ЦНС, гипертрофии клеток вещества надпочечников (увеличение массы в два раза и более), деструктивным изменениям (деградацию коллагена), нарушению обмена витаминов, лейкоцитозу. Клинически абиогенное действие проявляется в виде ожогов, эритемы, фотодерматоза, фототоксикоза, кератоконъюнктивита, фотокератита, катаракты, фотоофтальмии и др. У лиц, чувствительных к воздействию ультрафиолетовых лучей, может проявиться фотосенсибилизирующий эффект.

В результате фотоповреждений генетического материала, возрастает скорость трансформации здоровых клеток в раковые. Если начальная эритемная доза больше пороговой в 40 и более раз возможно развитие злокачественных опухолей эпидермоидного или мезенхимного генеза.

Видимая часть солнечного спектра имеет диапазон волн от 400 до 760 нм и создает максимальную освещенность на поверхности Земли до 40000 лк, а если Солнце стоит над горизонтом – до 1000 лк. Прямое (исходит непосредственно от солнца), рассеянное (от небесного свода) и отраженное (от поверхности различных предметов) излучение составляют суммарную солнечную радиацию, обеспечивающую световой режим.

Важными характеристиками света являются продолжительность воздействия (длина дня), интенсивность (в энергетических величинах) и спектральный состав лучистого потока.

Видимый свет оказывает общебиологическое действие. Это проявляется в виде фотохимического эффекта. Энергия квантов видимого света достаточна лишь для возбуждения молекул немногих веществ, которые называются фотосенсибилизаторами. Такими фотосенсибилизаторами в организме человека являются зрительные пигменты сетчатки глаза. В результате воздействия на них видимого излучения и биохимических реакций в сетчатке генерируются электрические импульсы, вызывающие ощущение света.

Видимый свет оказывает также специфическое влияние на функциональное состояние центральной нервной системы, а через нее на все органы и системы организма. Организм человека реагирует не только на степень освещенности, но и на цветовую гамму солнечного света, включающую красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фазаны цвета. Оптимальные условия для работы зрительного анализатора, создают длинные волны в диапазоне зеленого и желтого участков спектра. Отмечено благоприятное влияние на нервно-мышечную возбудимость и психическое состояние красно-желтого (красно-оранжевый вызывает возбуждение, желто-зеленый – чувство покоя) и угнетающее действие сине-фиолетового участка спектра. При недостаточной видимой радиации ухудшаются функции зрения, нарушаются суточные ритмы, при избыточной – может наступить ослепление, ретинит.

Воздействие на организм видимого излучения осуществляется не только через зрительный анализатор, но и через кожу, поскольку в крови всегда имеется небольшое количество гематопорфирина, который также является фотосенсибилизатором. Действие на гематопорфирин крови возможно в связи с тем, что видимое излучение проникает сквозь кожу на глубину до 2,5 см.

Недостаточность видимого света вызывает сезонное аффективное расстройство - тип депрессии, которая появляется (и возвращается), когда происходит смена сезонов. Симптомы сезонного аффективного расстройства включают слабость в дневное время, депрессивное настроение, быструю утомляемость, раздражительность, нарушение концентрации внимания, нарушение сна (бессонница или гиперсомния), психомоторное возбуждение или заторможенность, снижение активности. Наблюдается повышение аппетита (гиперфагия), потребность в потреблении углеводов и повышение массы тела. Повышается чувствительность к метеорологическим факторам.

Видимые лучи участвуют в образовании суточных ритмов, фотопериодизме. Способность организмов реагировать на изменение длины дня называется фотопериодизмом. В процессе эволюции выработались характерные временные циклы с определенной последовательностью изменения интенсивности и характера биологических процессов и явлений (циркадианные ритмы). Они повторяются с периодом от 20 до 28 ч

От времени суток зависят интенсивность мочеобразования, деятельность сердечно-сосудистой, кровеносной, дыхательной систем, моторная и секреторная деятельность пищеварительного тракта. Существенны циркадианные колебания концентрации гормонов в крови.

При изменении времени световых суток наступает десинхронизация циркадианных ритмов физиологических процессов, что проявляется в усталости, раздражительности, расстройстве сна, умственной и физической угнетенности. Могут наблюдаются расстройства пищеварения, изменения артериального давления.

Инфракрасные (ИК) лучи несут 45 % тепловой энергии. Поверхности Земли достигает инфракрасное излучение с длиной волны 760 - 2800 нм, более длинноволновое задерживается атмосферой.

Действие ИК излучения основано на усилении колебательных и ротационных движений молекул и атомов различных веществ (тепловой эффект). ИК излучение проникает сквозь атмосферу, толщу воды и почвы, сквозь оконное стекло, одежду.

ИК излучение с длиной волны 760 - 1400 нм обладает большой энергией и проникающей способностью. Коротковолновое ИК излучение проникает в глубокие слои кожи, сквозь ткани человека, кости черепа на глубину 4 - 5 см.

Длинные волны (1400 - 2800 нм) поглощаются поверхностными слоями кожи, вызывают ощущение жжения.

При локальном действии на ткани ИК излучение ускоряет биохимические реакции, ферментативные и иммунобиологические процессы, рост клеток и регенерацию тканей, усиливает биологическое действие ультрафиолетовых лучей, способствует улучшению кровообращения, ослабляет условно-рефлекторную реакцию сосудов. Положительное общее действие проявляется в виде нормализации тонуса вегетативной нервной системы, болеутоляющего, противовоспалительного действия.

Вредное влияние ИК на организм связано с его тепловым действием. Интенсивное ИК излучение вызывает перегревание организма, вплоть до теплового или солнечного удара, сопровождающегося повышением температуры тела, сильным возбуждением, судорогами, потерей сознания. Возникают изменения со стороны сердечно-сосудистой системы в виде тахикардии, повышения систолического и снижения диастолического артериального давления. При воздействии ИК излучения на рецепторы мозга может развиться эритематозное воспаление. ИК излучение способствует развитию катаракты.

Электрическое состояние атмосферы включает ионизацию, электрическое и магнитное поля, грозовые разряды. Ионизация воздуха – это процесс образования электрозаряженных частиц различной природы, который происходит под влиянием радиоактивных веществ, ультрафиолетовых, рентгеновских и космических лучей. В результате образуются легкие (отрицательные) и тяжелые (положительные) ионы. Для характеристики ионизации воздуха рассчитывается коэффициент униполярности (отношение положительных зарядов к отрицательным). У земной поверхности он равен 1,1 - 1,3. В сельской местности содержится в среднем 4000 легких ионов в 1 мл воздуха, а в промышленных городах – 40 - 400 соответственно.

Физиологический механизм действия ионизированного воздуха объясняется электрообменом в легочной ткани и нейрорефлекторными реакциями, возникающими в ответ на раздражение аэроионами кожи и слизистых оболочек дыхательных путей. Оптимальное содержание отрицательных легких ионов оказывает благоприятное влияние на газовый и минеральный обмен, стимулирует обменные процессы, ускоряет процесс заживления ран, тонизирует деятельность центральной нервной системы. В настоящее время искусственная отрицательная ионизация воздуха используется для лечения гипертонической болезни, бронхиальной астмы, аллергических состояний. Положительные ионы, напротив, оказывают угнетающее действие на человека, снижая тонус организма, вызывая сонливость, депрессию, повышая артериальное давление.