Проблеми екології

1. Теплообмін та механізми адаптації до температури

На організм людини впливає  такий  кліматичний чинник, як температура. Температура – один із важливих абіотичних факторів, що впливають на фізіологічні функції всіх живих організмів. Температура залежить від географічної широти, висоти над рівнем моря, та пори року. Для людини в легкому одязі температура повітря становить +19^о...20^оС, без одягу +28^о...31^оС. Максимальна температура літа, які переносить людина  дорівнює 42^а-43^оС, мінімальна - -28^оС. При температурі тіла нижні за 28^оС людина не може жити. У фізіологічних умовах температура здорової людини протягом дня 36,4-36,9^оС,  зранку вона нижча, ніж увечері. Після приймання їжі та посиленої фізичної роботи вона незначно підвищується. У грудних дітей температура тіла вища, а у людей похилого віку – нижча.

Коли температурні чинники  змінюються, то людський організм виробляє щодо кожного чинника специфічні реакції пристосування. Тобто адаптується.

Адаптація – це процес пристосування  організму чи його окремих органів  до змінених умов середовища.

При зміні температури  середовища вступають в дію терморегуляторні механізми. Терморегуляцію забезпечують холодові й теплові рецептори  шкіри. При різних температурних  впливах, сигнали в центральній  нервовій  системі формуються від  цілих зон шкіри, рецепторних  полів, розміри яких не постійні, вони залежать від температури тіла і  навколишнього середовища. Співвідношення температури зовнішнього середовища й температури тіла визначає характер діяльності системи терморегуляції.

Температура навколишнього  середовища нижча від температури  тіла. Внаслідок цього, між довкіллям  та організмом людини відбувається обмін  тепла, завдяки його віддачі поверхнею  тіла і через дихальні шляхи в  оточуючий простір – цей процес називають тепловіддачею. Утворення  тепла в організмі людини у  результатів окислювальних процесів називають теплоутворенням. Наприклад, у стані сопкою за нормального  самопочуття теплоутворення дорівнює величині тепловіддачі. У холодному  чи жаркому кліматі, при фізичних навантаженням організму, стресі, захворюваннях  рівень теплоутворення і тепловіддачі може змінюватись.

Теплообмін організму  людини з навколишнім середовищем  Рівняння теплового балансу «людина – навколишнє середовище» уперше було проаналізовано в 1884 р. професором И.И. Флавицьким. На відміну від хімічної терморегуляції, яка забезпечує виділення теплоти організмом людини, теплообмін між людиною і навколишнім середовищем здійснюється за рахунок фізичної терморегуляції. Процес фізичної терморегуляції протікає наступними шляхами:

конвекцією в результаті омивання тіла повітрям;

теплопровідністю через  одяг;

випромінюванням на навколишні поверхні;

у процесі тепломаосообміну при випарі вологи, виведеної на поверхню шкіри потовими залозами; при диханні в результаті підігріву  видихуваного повітря.

Конвекційний теплообмін – це перенос теплоти в рідинах  чи газах частками, що переміщаються. Стосовно до організму людини завдяки  конвекції відбувається обмін теплотою між поверхнею її тіла і шарами повітрям, які знаходяться безпосереднього  біля неї.

Інтенсивність конвекційного  теплообміну знаходиться у залежності від багатьох факторів навколишнього  середовища. Так, наприклад вона залежить від барометричного тиску.

На підставі вищевикладеного  можна зробити висновок, що величина і напрямок конвекційного теплообміну  людини з навколишнім середовищем  визначається в основному температурою навколишнього середовища, атмосферним  тиском, рухливістю і відносною вологістю  повітря.

Передачу теплоти через  одяг можна умовно представити як передачу тепла від однієї частки до другої частки при їхньому безпосередньому  контакті. Так як теплопровідність тканин одягу мала, то основну роль  у процесі транспортування  тепла  відіграє конвекційна  передача  з потоком крові.

Таким чином цей процес теплопередачі можливо представити  як конвекційний теплообмін, якщо доповнити  у фізичну суть цього процесу  деякий понижуючий коефіцієнт, значення якого залежить від теплопровідності конкретного одягу.  Теплообмін  випромінюванням  відбувається  за  допомогою радіаційного випромінювання в діапазоні інфрачервоних хвиль. Цей вид теплообміну виникає  між тілами, які характеризуються різницею температур і розділеними  повітряним середовищем, що є прозорим для такого діапазону випромінювань. Теплова енергія перетворюється на  поверхні гарячого тіла в променисту і передається по повітряному  середовищі на іншу більш холодну  поверхню,  де  знову  перетворюється в теплову. Інтенсивність потоку теплових (інфрачервоних) випромінювань  збільшується зі збільшенням різниці  температур.

Таким чином, віддача тепла  інфрачервоним випромінюванням  тіла людини тим більше, чим нижче  температура навколишніх поверхонь. Характерною рисою цього виду випромінювань є інтенсивне поглинання їх об'єктами, що мають темний колір  поверхні.

Віддача теплоти за допомогою  тепломасообміну. Цей вид теплообміну  полягає у віддачі теплоти  в навколишнє середовище з поверхні тіла людини при випарі вологи. При  протіканні процесу випарювання  вологи відбувається розрив молекулярних зв’язків, який супроводжується вивільненням енергії. У цьому і лежить фізична  суть  процесу віддачі теплоти  за допомогою тепломасообміну.

Інтенсивність цього виду теплообміну залежить, в основному, від температури повітря і  фізичного навантаження людини. Додатковими  параметрами, які впливають на кількість тепла, що віддається цим механізмом, є швидкість руху навколишнього повітря і його відноснавологість.

Віддача теплоти за допомогою  підігріву видихуваного повітря. У  процесі дихання повітря навколишнього  середовища, потрапляючи в легеневий  апарат людини, нагрівається й одночасно  насичується водяними парами. Так  як температура внутрішніх органів  людини відзначається підвищеною температурою (t (внутр.орг.) 38°С), то повітря, яке видихується, при умові, що температура повітря навколишнього середовища не набагато вища t н.с. 20...25°С приймає приблизно таку ж температуру. При розрахунках звичайно приймають, що видихуване повітря має температуру 37°С. Виходячи з вищевикладеного випливає, що кількість теплоти, виділюваної

людиною з видихуваним  повітрям, залежить від його фізичного  навантаження, відносної вологості  і температури навколишнього (вдихуваного) повітря. Чим більше фізичне навантаження і чим нижче

температура навколишнього  середовища, тим більше буде віддаватися  теплоти з видихуваним повітрям. З підвищенням температури і  зменшенням відносної вологості  навколишнього повітря кількість  теплоти, що відводиться людиною  через дихання, зменшується.

Виходячи із вище викладеного  слідує, що теплове самопочуття людини (стан теплового балансу «людина – навколишнє середовище») залежить від температури навколишнього середовища, рухливості і відносної вологості рухливості і відносної вологості повітря, атмосферного тиску, температури та кольору навколишніх предметів і інтенсивності фізичного навантаження організму.

Як же відбувається адаптація  до низької температури?

Умови, за якими організм людини адаптується до холоду, можуть бути різними: це робота взимку на дворі, в неопалювальних приміщеннях тощо.

При цьому дія холоду не постійна, а чергується з нормальним для організму людини температурним  режимом. Адаптація за таких умов виражена не чіткою. Реагуючи на низьку температуру, з перших днів, теплоутворення наростає неекономно, тепловіддача недостатньо  обмежена. Після адаптації, процес теплоутворення збільшується, а тепловіддача знижується. Наприклад, арктичному типу властиве пристосування  до вологого, холодного клімату і  кисневої недостатності, що характеризується підвищенням газообміну, високим  вмістом холестерину в сироватці  крові. Ці ознаки притаманні арктичним  поселенцям, незалежно від раси та походження. У північних широтах  адаптація до умов життя відбувається інакше: на людину впливають лише низькі температури, а й властиві цим  широтам режим освітлення та рівень сонячної радіації. Мешканці Півночі, мають більші розміри тіла та більшу масу, це сприяє кращому збереженню тепла. У північних районах люди потребують більшої кількості їжі, тому у них інтенсивніший обмін  речовин. Найважливіший фактор, який забезпечує адаптацію людини до умов низької температури (Півночі), є потреба в аскорбіновій кислоті. Вона підвищує стійкість організму до бактеріальних інфекцій, виробляє антитіл. Чим нижча температура середовища, тим більша потреба в аскорбіновій кислоті.

Внаслідок подразнення холодових  рецепторів змінюються рефлекторні  реакції, які регулюють збереження тепла: звужують кровоносні судини шкіри, зменшується тепловіддача організму. Переважання тепловіддачі над теплоутворенням  спричинює зниження температури  тіла і порушення організму. При  температурі 35^оС порушується психіка, подальше зниження температури уповільнює кровообіг, обмін речовин, а нижче 25^оС зупиняється дихання. Наприклад полярні дослідники, у яких за умов низької температури повітря уповільнюється обмін речовин,  враховують компенсувати енергетичні витрати. Їхні раціони відзначаються високою калорійністю.

Адаптація до дії високої  температури.

Висока температура впливає  на організм людини за штучних і  природних умов. Йдеться про роботу в приміщеннях з високою температурою, яка чергується з перебуванням в  умовах комфортної температури.

Висока температура середовища збуджує теплові рецептори, імпульси, яких включають рефлекторні реакції, спрямовані на підвищення тепловіддачі. При цьому розширюються судини шкіри, збільшується кровообіг, зростає теплопровідність тканин. Якщо для цього недостатньо  теплової рівноваги, то підвищується температура  шкіри і починається рефлекторне  потовиділення – спосіб віддачі  тепла. Віддача тепла відбувається через шкіру ніг, рук, обличчя  – багато потових залоз. Довгі  кінцівки і худорляве тіло мають  більшу поверхню відносно об’єму, а  чим більша поверхня, тим інтенсивніша віддача тепла. Наприклад, аборигени  Центральної Африки, Південної Індії  та інших спекотних регіонів із сухим  кліматом відзначаються довгими  худорлявими кінцівками, н6велиткою масою тіла. В умовах, коли організм отримує велику кількість тепла, основне фізичне завдання – підвищення тепловіддачі для збереження гомеостазу.

Посилене потовиділення  спричиняє значні витрати води, які  необхідно компенсувати. Щоб компенсувати втрату води, потрібно збільшити її споживання. Місцеве населення більше адаптоване до цих умов, ніж у  людей, які приїхали із помірної зони. В аборигенів менша добова потреба  у воді, а також у білках і  жирах, оскільки ця їжа має високий  енергетичний потенціал, посилює спрагу. В їхніх раціонах переважають  вуглеводи, що збільшують витривалість організму виконувати важку фізичну  роботу тривалий час. В результаті інтенсивного потовиділення у плазмі крові  зменшується вміст аскорбінової кислоти та водорозчинних вітамінів. У зв’язку з цим для людей, які працюють в спекотному кліматі, добова норма вітамінів збільшується.

Найвідчутніше посилює температурне відчуття вітер. При сильному вітрі  холодні дні здаються ще холоднішими, а спекотні – ще спекотнішими. Тобто  дія температури пов’язана зі  швидкістю вітру. Також на сприйняття організмом температури впливає і вологість. За підвищеної вологості температура повітря здається нижчою, а за зниженої вологості вищою.

Кожний організм сприймає температуру по іншому. Здоров’я людини залежить від погодних умов. Деяким людям подобаються морозні зими (холодні дні), а іншим – теплі  й сухі. Це залежить від фізичних та психологічних особливостей людини, емоційного сприйняття клімату, у якому  пройшло дитинство.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Відходи міських  підприємств як локальна екологічна  проблема

 

Україна переживає глибоку  екологічну кризу, яка пов’язана  з надмірним антропогенним навантаженням  на її територію. Усі екологічні проблеми незалежно від того, якими галузями вони породжені, нерозривно пов’язані  з певною територією. Це завжди просторові проблеми. Їх глибина залежить від  структури економіки на тій чи іншій території, від комплексу  провідних галузей господарства, розвиток яких обумовлений наявністю  відповідних природних ресурсів. А ці ресурси вкрай нерівномірно розподілені по регіонах. Звідси велика строкатість у антропогенному навантаженні на ту чи іншу територію.

Інтенсивна людська діяльність, нераціональне природокористування, нехтування законами природи спричинили глибокі, часто незворотні зміни  в навколишньому природному середовищі як в масштабах планети, так і  окремих ландшафтів та екосистем.

Економіці України притаманна висока питома вага ресурсомістких та енергомістких технологій, впровадження й нарощування яких здійснювалося  найбільш «дешевим» способом — без будівництва відповідних очисних споруд. Це стало можливим за відсутності ефективно діючих правових, адміністративних та економічних механізмів природокористування, законодавства з охорони довкілля.

Основними джерелами забруднення  природного середовища України є  хімічна, металургійна, гірничовидобувна галузі промис­ловості, атомні та теплові  електростанції, цукрові заводи, автотранспорт, сільськогосподарське виробництво, водомеліоративні системи тощо. Тому просторова диференціація  екологічного стану території України  відбиває виробничу спеціалізацію  регіонів, яка є головним чинником формування регіональних відмінностей за видами і концентраціями забруднювальних  речовин, ступенем антропогенної перетвореності і забрудненості ландшафтів, напруженості екологічного стану.

Екологічні проблеми проявляються на трьох рівнях: загальнодержавному, регіональному і локальному. На загальнодержавному рівні слід відзначити забруднення  окремих компонентів природи, розбалансування  соціально-економічних функцій ландшафтів; неузгодженість розвитку різних видів  меліорацій; нераціональне використання природних, перш за все мінеральних, ресурсів. Регіональні проблеми —  це водогосподарські меліорації Полісся  і Півдня України; агрохімічні меліорації, відсутність науково обґрунтованого використання різноманітних ресурсів Карпат і Криму в умовах альтернативності та ін. До локальних проблем можна  віднести техногенні перевантаження природного середовища в населених пунктах, промислових центрах тощо. Серед  цих проблем в Україні основними  є наступні: