XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Кислородное голодание жителей городов
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Актуальность. Жители больших городов пользуются большими благами современности, но при этом их здоровье подвергается влиянию разных негативных факторов, которые способны вызывать развития различных болезней. Например, заболевания головного мозга.
Так, городская пыль, загрязненный воздух, тесные, плохо вентилируемые помещения приводят к одному — недостаточное питание кислородом клеток.
Цель: понять, как городская среда может привести к “гипоксии”.
Задачи:
1) Определить особенности кислородного голодания на фоне городских условий;
2) Рассмотреть влияние загрязнения атмосферного воздуха на заболеваемость населения г. Якутска;
3) Определить меры предосторожности во избежание кислородного голодания.
Основные определения и понятия:
Кислородное голодание или «гипоксия» - пониженное содержание кислорода в организме или отдельных органах и тканях. Гипоксия возникает при недостатке кислорода во вдыхаемом организмом воздухе, крови (гипоксемия) или тканях (при нарушениях тканевого дыхания).
Сурфактант – смесь поверхностно-активных веществ, выстилающая лёгочные альвеолы изнутри. Препятствует спаду стенок альвеол при дыхании за счёт снижения поверхностного натяжения плёнки тканевой жидкости, покрывающей альвеолярный эпителий.
Причины возникновения кислородного голодания у жителей городов
Что касается причин гипоксии, ее могут спровоцировать бронхиальная астма, хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ), сердечно-сосудистые заболевания, печеночные, почечные патологии, метаболические расстройства (сахарный диабет), тяжелые инфекции с сильной интоксикацией, и это далеко не полный перечень. Однако для того, чтобы испытать кислородное голодание, вовсе не обязательно быть серьезно больным человеком. Например, жители больших городов.
Как известно, при сгорании автомобильного топлива в воздух выбрасывается оксид углерода, который соединяется с гемоглобином крови, затрудняет газообмен и может вызвать отравление организма. А во Владивостоке очень много автомобилей, и даже сильные ветры, тщательно проветривающие наш полуостров, не спасают положение.
А если вы не просто городской житель, но еще и офисный работник, ведущий малоподвижный образ жизни, и вдобавок ко всему автомобилист, то почти наверняка вы испытываете кислородное голодание. Человек, ведущий малоподвижный, сидячий образ жизни, дышит поверхностно, поэтому объем кислорода, поступающего в клетки организма, резко уменьшается.
Объем наших легких в среднем четыре литра. Мы же привыкли использовать литр-полтора того воздуха, что находится в верхней части легких. Остальные три литра – уже отработанный воздух с углекислым газом, который просто занимает место в наших легких, не принося никакой пользы. Более того, высокий уровень углекислого газа в крови может вызвать повышение артериального давления, судороги, снижение мозговой и нервной активности, головные боли, спутанность сознания и сонливость.
Также причинами возникновения гипоксии могут служить:
- Алкоголь – его спиртовые пары проходят через сурфактант на выдохе и разжижают его;
- Табак – При курении синтез сурфактанта блокируется. Поэтому курильщики находятся в состоянии перманентной гипоксии;
- Химические пары в косметических салонах и химчистке тоже разрушают сурфактант.
Симптомы кислородного голодания
Один из симптомов кислородного голодания – зевота. Человек зевает, когда в его организме скапливается слишком много углекислого газа. Зевая, человек делает более глубокий вдох, чем обычно, а значит, получает дополнительную порцию кислорода. Соответственно, потребность зевнуть несколько раз подряд возникает, если организму необходимо активизировать кровоток и обмен веществ, чтобы вернуться в строй после однообразной работы или сна.
К слову, ответ на вопрос о том, почему человеку постоянно хочется зевать, может скрываться в его привычке сутулиться при ходьбе или в положении сидя. Грудная клетка при этом сжимается, не позволяя легким полностью раскрыться. А значит, организму не хватает кислорода, результатом чего и становится частая зевота.
Симптом этот может проявляться как у взрослых, так и у детей.
Опасность гипоксии в том, что она безболезненна и практически бессимптомна, поэтому убивает тихо и медленно. Гипоксия, подобно мине замедленного действия, вызывает в организме необратимые явления.
К чему может привести гипоксия? Для начала это усталость, головные боли, плохой сон, снижение потенции, быстрая утомляемость, депрессии, частые инфекции. Как известно, кислород активно участвует в процессе обмена веществ в организме, одновременно сжигая шлаки и токсины, образующиеся в процессе метаболизма. А из-за того, что кислорода попадает в организм недостаточно, токсины накапливаются в органах и тканях тела.
Далее: чтобы побороть постоянную усталость, мы пичкаем себя высокоэнергетическими продуктами. Однако из-за нарушения метаболизма организм не успевает перерабатывать все, что мы съедаем. Это в итоге приводит к лишнему весу, возникновению холестериновых бляшек. Из-за чего развивается атеросклероз. А он, как известно, провоцирует инфаркты и инсульты.
На фоне гипоксии также могут развиваться различные болезни и усугубляться хронические. Гипоксия также является причиной отставания в развитии у детей.
Пример загрязнения воздуха, приводящее к гипоксии
Гипоксия как заболевание или просто кислородное голодание у человека может приводиться от загрязнения атмосферы в городах. Так, например, можно рассмотреть данные Территориального органа государственной статистики по Республике Саха (Якутия). Так, общее количество субъектов хозяйственной и иной деятельности, расположенных на территории республики, осуществляющих выбросы загрязняющих веществ в атмосферный воздух, составило в 2015 г. - 86,5%.
Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, отходящих от стационарных источников (стационарными источниками загрязнения атмосферы считаются предприятия электроэнергетики (ТЭЦ, ГРЭС и различные котельные) и предприятия коммунального хозяйства (полигоны ТБО, очистные сооружения)), составили в 2015 г. - 286,557 тысяч тонн.
С целью наблюдения и оценки уровня загрязнения атмосферного воздуха населенных мест испытательным лабораторным центром ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Саха (Якутия)» продолжались наблюдения в пяти населенных пунктах, в 19 мониторинговых точках (18 маршрутных и 1 стационарный).
В пробах воздуха определяются концентрации взвешенных веществ, диоксида серы, диоксида азота, оксида углерода, оксида азота, фенола, формальдегида, аммиака, сероводорода. Загрязнение атмосферного воздуха оценивается при сравнении фактических концентраций примесей (в мг/м3) с ПДК - предельно допустимыми концентрациями примесей, установленными Минздравсоцразвития России.
В рамках проведения социально-гигиенического мониторинга атмосферного воздуха в г. Якутске за 2015 год исследовано 480 проб - 1440 исследований по 5 показателям: взвешенные вещества, углерода оксид, азота диоксид, серы диоксид, бенз(а)пирен в 4 мониторинговых точках: полигон Вилюйский тракт, 9 км; 200 метров от полигона; перекресток улица Кирова - площадь Ленина; ОАО «ЯКСМиК» улица Дзержинского, 56. Наблюдения за состоянием атмосферного воздуха на территории г. Якутска проводятся на стационарных постах ежедневно 3-4 раза в сутки.
За период с 2012 по 2015 гг. в результате исследования атмосферного воздуха по г. Якутску, наблюдается увеличение количества превышающих ПДК проб по диоксиду азота, потому что в Якутске с каждым годом прибавляется количество транспортных средств и тем самым автомобильных выхлопов; снижение по взвешенным веществам и по оксиду углерода.
Как по итогу по данным на 2015 года по состоянию атмосферы в Якутии замечено увеличение доли нестандартных проб по оксиду углероду, которое возникает из-за лесных пожаров в летний период [1].
Вообще, Республика Саха (Якутия) характеризуется негативными особенностями климатогеографических показателей и антропогенным загрязнением атмосферного воздуха. Неблагоприятная экологическая обстановка сопровождается прогрессивным ухудшением состояния здоровья населения, особую тревогу вызывает состояние здоровья детского (от 0 до 18 лет) населения. Высокая химическая нагрузка (средняя по республики ИЗА — 13) приводит к развитию в организме ряда специфических и неспецифических отклонений.
Загрязняющие вещества, находящиеся в атмосферном воздухе, в первую очередь оказывают прямое действие, нарушая функцию внешнего дыхания, т. е. нарушая механизмы, обеспечивающие нормальное содержание в крови кислорода и углекислоты.
Поступление с вдыхаемым воздухом загрязняющих веществ может способствовать нарушению важных функций легких, которые приведут к развитию патологических процессов в любых органах и системах организма человека.
Таким образом, загрязняющие вещества, попавшие в организм ингаляционным путем, будут оказывать как прямое, так и опосредованное действие. Тем самым регистрируется рост распространения хронических болезней, связанных с загрязнением окружающей среды [2].
Меры профилактики
Какие методы улучшения качества воздуха в городе можно применить:
- восстановление так называемых «легких» городов (парков, аллей), высадка защитных лесополос вдоль магистралей и дорог;
- передвижение грузового транспорта только по отделенным для него дорогам в объезд центра города;
- использование менее токсичного горючего для автомашин (природный газ, спец добавки).
Решение проблемы загрязнения воздуха требует согласованных действий на самых разных уровнях.
На уровне правительств и международных организаций принимаются различные документы, обязывающие участников экономической деятельности сокращать вредные выбросы. К таким документам относятся Монреальский протокол по веществам, разрушающим озоновый слой, Рамочная Конвенция ООН по изменению климата, экологическое законодательство государств.
На уровне конкретных источников вредных выбросов должны предприниматься меры по предотвращению или хотя бы снижению загрязнения воздуха. К таким мерам относится очистка воздуха от пыли, аэрозолей и газов. Наиболее действенные методы здесь - это инерционное («циклоны») или механическое (фильтрация) пылеулавливание, адсорбция газообразных загрязнений, дожигание продуктов сгорания. Нужен постоянный мониторинг чтобы не возникали резкие вспышки загрязнения атмосферы [1].
Какие меры предосторожности есть от выхлопных газов:
Для уменьшения влияния выхлопных газов на уровне населения, специалисты рекомендуют объездные пути в объезд населенных пунктов для транзитного и грузового транспорта. Кардинально решает вопрос озеленения, т.к. углекислый газ поглощается растениями и выделяется кислород. Регулировать движение автотранспорта в больших городах во избежание пробок, т.к. во время пробок выделяется больше выхлопных газов с токсичными веществами, особенно в час пик.
Нужно искать пути снижения токсичных выхлопных газов. Для этого нужно искать менее токсичное топливо, вместо двигателей внутреннего сгорания использовать экологически чистые установки на двигатели нейтрализаторов. Выбор рационального режима работы двигателя. Для снижения загрязняющих веществ в атмосфере еще нужно переходить на газобаллонные двигатели или еще малоиспользуемые водородные двигатели.
Снизить до минимума авто-поездки, ходить пешком т.к. это один из факторов здорового образа жизни или пользоваться велосипедом. Также существует новое средство для уменьшения загрязнения атмосферы выхлопными газами Специальный биокатализатор, которое позволяет экономить топливо [3].
Что касается же иных рекомендаций профилактики гипоксии и других заболеваний, то можно учесть следующее:
- Прогулки на свежем воздухе. Конечно не всегда удается уделить пару часов прогулке в парке или в лесу, но будет также очень полезно частенько прогуливаться по улице – к примеру, 1-2 остановки.
- Соблюдение распорядка дня:
Человеку нужно не менее 7 часов здорового сна, чтобы полностью восстановить свои силы.
- Обычное проветривание помещений: офиса, кабинета, комнаты, всего дома обеспечат доступ воздуха и предотвратит кислородное голодание.
- Тот же сурфактант состоит на 90% из жиров, на 10% из белков и углеводов. Мало жиров в рационе – в легких будет мало сурфактанта. Кислород будет усваиваться плохо, и даже самый свежий воздух не спасет от гипоксии.
Поэтому питание тоже немаловажный момент, необходимо следить за своим рационом. Растительных и животных жиров в рационе должно быть поровну. Ценные источники растительных жиров – оливковое, кедровое, льняное масла и масло виноградных косточек. Ценные источники животных жиров – яичный желток, икра, сметана, сливочное масло, желтый сыр.
Заключение
Проблема здоровья человека в современном мире становится все актуальнее. В связи с интенсивным ростом и развитием промышленности, автотранспорта, идет огромный выброс в атмосферу различных химических элементов которые наносят вред организму человека, та же гипоксия. Химические элементы попадают в организм с выхлопными газами с выбросами промышленных объектов. Выбросы, попадающие в атмосферу из автомобилей составляют 90 % загрязняющих веществ. Опасности от выхлопных газов превалируют в мегаполисах и в больших городах.
Нужно вовремя выявлять симптомы кислородного голодания, ведь очень часто при усталости, апатии и невнимательности, мы сами себе выносим вердикт: “переутомление” и со спокойной душой ложимся пораньше спать, не подозревая, что на самом деле это наш мозг таким образом сигнализирует о нехватке кислорода и энергии для нормальной работы. Если не обращать внимания на проблему, последствия могут быть самыми разными.
Список используемой литературы
1. Чемезов Е. Н., Сосина С. А. // Состояние атмосферы Республики Саха (Якутия) // МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «СИМВОЛ НАУКИ» № 01-2/2017 2410-700Х, 2017 г., С. 106-108
URL:https://cyberleninka.ru/article/n/sostoyanie-atmosfery-respubliki-saha-yakutiya
2. Ушкарева О. А., Семенова Н. П. // Влияние загрязнения атмосферного воздуха на заболеваемость населения республики Саха (Якутия) // журнал «Наука и здоровье» №10, 2017 г., С. 34-37.
URL:https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-zagryazneniya-atmosfernogo-vozduha-na-zabolevaemost-naseleniya-respubliki-saha-yakutiya
3. Абдурахманова Э. Г., Влияние выхлопных газов на организм человека // журнал «Наука и здоровье»
URL:https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-vyhlopnyh-gazov-na-organizm-cheloveka