Biometeorologia i bioklimalogia
Biometeorologia i bioklimatologia zakładają, że człowiek jest częścią przyrody i podlega jej prawom. Organizm człowieka jest tzw, układem biologicznym otwartym tzn. pomiędzy nim a środowiskiem w którym żyje zachodzi nieustanna wymiana energii cieplnej, którą zarówno pobieramy z otoczenia jak i oddajemy. Odbywa się też nieustannie wymiana gazowa (tlen →dwutlenek węgla)
Biometeorologia i bioklimalogia są naukami interdyscyplinarnymi, gdyż łączą nauki geograficzne i geofizyczne (środowisko atmosferyczne) z naukami biologicznymi (funkcjonowanie żywych organizmów)
Definicja:
Przedmiotem badań biometeorologii i bioklimatologii są wzajemne związki pomiędzy środowiskiem geofizycznym i geochemicznym a żywymi organizmami (człowiekiem, roślinami, zwierzętami)
BIOMETEOROLOGIA BIOKLIMATOLOGIA
Meteorologia Klimatologia
(chwilowy stan atmosfery) (przeciętny stan warunków
atmosferycznych typowy dla
danego obszaru
↓ ↓ ↓
człowiek rośliny zwierzęta
↓
meteorofizjologia (wpływ pogody i klimatu na przebieg procesów fizjologicznych zdrowego człowieka)
↓
meteoropatologia (wpływ warunków meteorologicznych na organizm człowieka chorego oraz silnych bodźców atmosferycznych, które mogą wywołać procesy patologiczne)
Prekursorem biometeorologii był lekarz i przyrodnik grecki Hipokrates, który w IV w p.ne w swojej pracy: "O powietrzu wodach i okolicach" wyraził pogląd, że stan zdrowia i samopoczucie człowieka uwarunkowane są w znacznej mierze przez czynniki środowiska zewnętrznego, w tym przez warunki pogodowe. Był też zwolennikiem poddawania chorego organizmu uzdrawiającym siłom przyrody, czyli współczesnej klimatoterapii. W IV w. p.n.e szkoły lekarskie Rzymu propagowały stosowanie kąpieli morskich w celach terapeutycznych. Istnieją także dowody, że zalecano leczenie chorób płuc w górach Libanu.
Myśliciel francuski Michał Montagne (XVI w) w swoim dziele pt. „Próby” pisał: „z doświadczenia widzimy jak na dłoni, że kształt naszej istoty zależy od aury, klimatu i gleby w których się rodzimy i to nie tylko, wzrost, budowa i wejrzenie, ale także własność duszy”.
Rozwój biometeorologii rozpoczął się w wieku XIX, kiedy to wraz z rozwojem nauk ścisłych (fizyki), przyrodniczych i medycyny rozpoczęto badania kliniczne nad możliwością wykorzystania niektórych cech klimatu górskiego, (w szczególności promieniowania słonecznego i zawartości tlenu w powietrzu) dla celów leczniczych dostrzegając korzystny jego wpływ na przebieg groźnej w tym czasie gruźlicy płuc. (sanatoria przeciwgruźlicze w Davos, Zakopane). Do czasu odkrycia antybiotyków (penicylina - 1945) była to główna forma leczenia tej groźnej choroby
Zdrowie (definicja WHO):
„Zdrowie jest to stan pełnej pomyślności fizycznej umysłowej i społecznej a nie tylko brak choroby lub niemocy”
Na stan zdrowia wpływają następujące czynniki:
Ekologia - 45% (stan środowiska, sposób życia)
Genetyka - 20%
Pogoda - 20%
Ochrona zdrowia - 10%
Jakość życia (sytuacja materialna) - 5%
Bodźce atmosferyczne
Organizm człowieka podlega nieustannemu działaniu różnych czynników środowiska atmosferycznego (w tym meteorologicznych), które kształtują odczucia cieplne, samopoczucie a nawet wpływają na stan zdrowia. Ich działanie odbywa się nieprzerwanie w sposób kompleksowy, z różnym natężeniem zmieniającym się w czasie i przestrzeni.(ryc. ).
Pod wpływem bodźców atmosferycznych układ nerwowy wegetatywny wraz z układem wewnątrzwydzielniczym wyzwala różne odczyny organizmu. Zachodzą wówczas -na ogół korzystne - zmiany czynnościowe, metaboliczne i morfologiczne, dochodzi także do usprawnienia mechanizmów termoregulacji oraz do zwiększenia naturalnej odporności człowieka
Bodźce atmosferyczne działające na człowieka
Bodźce fizyczne |
Radiacyjne, Termiczno-wilgotn. Mechaniczne, Elektryczne, Akustyczne |
Promieniowanie słoneczne Temperatura i wilgotność Wiatr, ciśnienie atmosf. Elektryczność atmosf. Hałas |
Bodźce chemiczne |
Jakości powietrza |
Ozon (O3 ) Tlen Dwutlenek siarki Dwutlenek azotu Tlenek węgla Metale ciężkie |
Bodźce biologiczne |
Organiczne |
Bakterie Wirusy Materia roślinna (alergeny) Fitoncydy |
Z punktu widzenia oddziaływania na człowieka można je podzielić na: bodźce odczuwalne (np. termiczno-wilgotnościowe) bądź nieodczuwalne (elektryczne), o działaniu ogólnoustrojowym (radiacyjne) lub działającym na wyspecjalizowane receptory np. słuch (akustyczne)
Bodźce atmosferyczne odbiera przede wszystkim skóra - poprzez termoreceptory (ciepła i zimna), drogi oddechowe - reagują na zmiany temperatury, wilgotności prędkości wiatru, jonizację powietrza, zanieczyszczenie powietrza, narządy zmysłów wzrok - odbiera światło słoneczne i drogą impulsów nerwowych przekazuje je do mózgu, węch i smak - są wrażliwe na zanieczyszczenia powietrza), obwodowy i ośrodkowy układ nerwowy - reaguje poprzez układ termoregulacji. na zmiany warunków pogodowych
Równoczesne oddziaływanie na człowieka wielu bodźców środowiska przyrodniczego i reakcja na nie sprawiają, że obiektywna ocena wpływu pogody i klimatu na człowieka przy pomocy jakiegoś uniwersalnego przyrządu lub wzoru matematycznego jest dość skomplikowana.
W badaniach biometeorologicznych określa się najczęściej tzw. „warunki odczuwalne” czyli odczucia termiczne człowieka w danych warunkach meteorologicznych. Odczucia te świadczą o wielkości utraty ciepła z ustroju człowieka do otoczenia. Wielkość tej utraty ciepła można wyrazić przy pomocy tzw. kompleksowych wskaźników biometeorologicznych i odpowiadających im skal odczucia ciepła. Do najczęściej używanych należą tzw. temperatury odczuwalne, które ujmują w jednym wzorze oddziaływanie kilku elementów meteorologicznych. Wartości temperatur odczuwalnych przypisuje się różnym skalom odczucia termicznego w których używa się takich słownych określeń jak: b. zimno, zimno, komfortowo, ciepło, gorąco.
Przyrządy do badań biometeorologicznych mają kształt kuli lub walca, gdyż te dwie formy geometryczne najlepiej przybliżają kształt ciała człowieka.
Wpływ promieniowania słonecznego na człowieka
(bodziec radiacyjny)
Promieniowanie słoneczne - jest bodźcem korzystnym dla ustroju człowieka, ponieważ wzmaga działanie gruczołów wydzielania wewnętrznego, układu krwiotwórczego, zwiększa odporność człowieka na zakażenia. Poszczególne zakresy widma charakteryzują się innym działaniem biologicznym (tab. ).
Działanie biologiczne promieniowania słonecznego
o różnych zakresach widma
Promieniowanie nadfioletowe <0,38 µm |
Promieniowanie widzialne
|
||
UV-C (0,200-0,280 µm)
|
UV - B (0,280- 0,315 µm) |
UV - A (0,315-0,400 µm) |
(0,38-0,78 µm) |
Działanie Bakteriobójcze niszczenie żywych komórek
|
Reakcja erytemalna (rumień fotochemiczny), pigmentacja opóźniona (opalenizna) Działanie Przeciwkrzywiczne Działanie Antybakteryjne, Starzenie skóry, Zaćma, rak skóry, Obniżenie odporności
|
Pigmentacja natychmiastowaleczenie łuszczycy, starzenie skóry |
Działanie na układ nerwowy poprzez narząd wzroku pobudzenie układu hormonalnego |
Najaktywniejszą biologicznie częścią widma słonecznego jest promieniowanie nadfioletowe jest lecz stanowi niewielką część widma słonecznego, bo tylko około 8-9% Działa ono bakteriobójczo (przyspiesza gojenie ran), hartująco, wywołuje również w ustroju szereg przemian chemicznych, w wyniku których tworzy się witamina D3, zwana przeciwkrzywiczną (odgrywa kluczowa rolę w metaboliźmie wapnia i fosforu). UV wzmaga działanie układu krwiotwórczego, gruczołów wydzielania wewnętrznego, przemiany materii (szybsze spalanie tłuszczów), ułatwia prace mięśni. Pod wpływem promieniowania UV wytwarza się w skórze barwnik melaninowy (tzw.”opalenizna”), posiadający zdolność pochłaniania i rozpraszania UV i zapobiegający jego wnikaniu w głąb skóry. Silnym działaniem rumieniotwórczym odznacza się UV- B zwany również promieniowaniem erytemalnym, o długości fali 0,280 - 0,315µm
Promieniowanie nadfioletowe jest częściowo pochłaniane i rozpraszane w atmosferze. Ponieważ strumień promieniowania UV-C jest całkowicie pochłaniany w górnych warstwach atmosfery przez tlen i ozon, do powierzchni Ziemi dociera głównie promieniowanie UV-A i niewielka ilość UV-B. Promieniowanie to jest częściowo rozpraszane i odbijane przez różne powierzchnie naturalne. Np. świeży śnieg odbija około 80% UV, piasek około 25%, co może zwiększyć strumień promieniowania UV padającego na człowieka przebywającego zimą w górach lub na plaży - latem. Warto dodać, że około 95% promieniowania UV przenika do wody, przy czym 50% do głębokości około 3m. Natężenie promieniowania UV wzrasta z wysokością nad poziomem morza średnio o 6-8% na każe 1000 m wysokości. Największa wrażliwość skóry populacji europejskiej na działanie promieniowania nadfioletowego występuje w okresie wiosennym, natomiast najmniejsza w miesiącach letnich
Przyjmuje się, że niezbędne do wywołania pigmentacji skóry człowieka natężenie promieniowania UV-B występuje przy wysokościach Słońca powyżej 30°, natomiast dolna granica fotochemicznej aktywności promieniowania słonecznego określona jest wysokością słońca 20°.(okres XI-I tzw.”głód ultrafioletowy”)
Reakcja na promieniowanie słoneczne zależy od indywidualnych właściwości ochronnych skóry (pigmentacja) związanych z typem skóry (tab.).
Podstawowe typy skóry populacji europejskiej i ich reakcja na promieniowanie słoneczne
Typ skóry |
Kolor Skóry |
|
Opalenizna (brązowienie) |
Ochrona własna (min) |
I |
Skóra bardzo jasna |
Zawsze |
Nie występuje
|
5-10 |
II |
Skóra jasna |
Często
|
Słaba |
10-20 |
III |
Skóra jasnobrązowa |
Rzadko |
Wyrazista |
20-30 |
IV |
Skóra brązowa lub oliwkowa |
Nigdy |
Mocna |
40 |
Czas bezpiecznego (bez żadnej ochrony) przebywania na słońcu latem w Polsce wynosi przeciętnie < 20 min. dla typu skóry I, dla typu II - 20 min, III - 30 min, IV - około 40 min. Przekraczanie tego czasu wymaga stosowania odpowiednich kremów ochronnych z filtrem o liczbie tym większej im dłużej pozostaje się na słońcu i im niższy jest typ skóry.
Promieniowanie podczerwone dostarcza człowiekowi energii cieplnej, działa przeciwskurczowo i przeciwbólowo. Światło widzialne działa pobudzająco na układ nerwowy poprzez siatkówkę oka. Decyduje ono o psychicznym odczuciu pogody, a także reguluje rytm biologiczny ustroju człowieka (rytm snu i czuwania).
Skutki zbytniej ekspozycji na słońce są często nieodwracalne. Do mniej groźnych należy wysuszenie, zrogowacenie i przebarwienia skóry, przedwczesne jej starzenie, oparzenia, osłabienie odporności organizmu (opryszczki, skłonności do przeziębień). Do najgroźniejszych - należy uszkodzenie DNA jądra komórek skóry prowadzące do względnie łagodnych nowotworów skóry ale również - czerniaka.
Np. w Australii zaobserwowano w ostatnich latach wzrost liczby zachorowań na raka skóry - jako przyczynę upatruje się ubytek warstwy ozonowej
Intensywne opalanie się prowadzi do udaru słonecznego a także do nowotworów oczu, zaćmy. Również niektóre leki są źle tolerowane w czasie kąpieli słonecznych np.: antybiotyki, sulfonamidy, środki psychotropowe a nawet niektóre zioła np. dziurawiec mogą wywołać przejściową nadwrażliwość skóry (perfumy, dezodoranty).
Inne reakcje wywołuje pogoda bezsłoneczna, szczególnie dłuższe jej utrzymywanie się w okresie jesienno-zimowym. Sprzyja ona nastrojowi melancholii i rozdrażnienia a nawet depresji . "depresji zimowej", (SAD) Zauważono również w tym czasie zmniejszoną odporność organizmu na infekcje, zwiększone zapotrzebowanie na węglowodany. Niedobór promieniowania słonecznego w zakresie widzialnym a więc krótki dzień w tym okresie roku i brak promieniowania UV powoduje ten rodzaj depresji. Jest to dolegliwość na którą zapadają na ogół mieszkańcy krajów północnych. Według ostatnich doniesień około miliona Brytyjczyków cierpi corocznie z powodu depresji zimowej (w Polsce 3-4% populacji). Przyczyną depresji zimowej są zmiany biochemiczne zachodzące w mózgu (większa produkcja melatoniny przy braku promieniowania słonecznego niż w dniach słonecznych).
Wpływ temperatury i wilgotności powietrza (bodziec termiczno-wilgotnościowy) Działają zarówno hartująco jak i obciążająco na ustrój człowieka. Przyjmuje się, że temperatura maksymalna przekraczająca 25.0°C oznacza dzień gorący, zaś powyżej 30.0°C - dzień upalny, a kilka po sobie następujących dni upalnych tworzą tzw. „fale upałów”. Jeśli towarzyszy jej wysoka wilgotność powietrza (e>18.8 hPa), występuje uciążliwe dla człowieka zjawisko parności i wówczas oddawanie ciepła przez drogi oddechowe i skórę jest utrudnione, a układ termoregulacji nadmiernie obciążony. Taki stan fizyczny powietrza jest źle tolerowany przez układ krążenia.
Niekorzystne dla człowieka są również dni bardzo mroźne z temperaturą maksymalną <- 10.0°C , zwłaszcza gdy towarzyszy jej silny wiatr (możliwość odmrożeń twarzy)
Wiatr stanowi dla człowieka silny bodziec mechaniczny. Wywiera na skórę ciśnienie aerodynamiczne spełnia rolę hartującą (mikromasaż), a ponadto jest czynnikiem kształtującym odczuwalność cieplną człowieka, zwiększa bowiem wymianę ciepła między ciałem człowieka a otoczeniem. Przy ujemnej temperaturze powietrza silny wiatr potęguje odczucie chłodu, natomiast przy wysokiej - łagodzi odczucie gorąca. Inną rolę w wymianie ciepła odgrywa wiatr bardzo słaby (<2 m.s-1), nie sprzyjający oddawaniu ciepła z ustroju.
Wiatr o prędkości >8m.s-1 jest bodźcem silnie działającym na ustrój człowieka. Silny wiatr towarzyszy na ogół pogodzie typu zaburzonego, związanej z przemieszczaniem frontów atmosferycznych i szybkimi zmianami ciśnienia; jest także cechą klimatu obszarów górskich (wiatry typu fenowego). W czasie występowania tego typu wiatru obserwuje się u ludzi wrażliwych zespół reakcji fizjologicznych zwanych "chorobą fenową". Przejawia się ona wzmożoną pobudliwością fizyczną i psychiczną, zaostrzeniem procesów chorobowych takich jak zaburzenia układu krążenia, zaburzenia równowagi układu nerwowego w tym: niepokojem, ogólnym osłabieniem, uczuciem lęku, , bólami głowy, skłonnością do depresji, a nawet samobójstw
.
Ciśnienie atmosferyczne. Zmiana ciśnienia przekraczająca 8 hPa z dnia na dzień stanowi silny, niekorzystny dla organizmu człowieka bodziec mechaniczny. Takie zmiany ciśnienia obserwuje się na ogół przy przechodzeniu frontów atmosferycznych W takiej sytuacji pogodowej następują u ludzi zdrowych zmiany pobudliwości układu nerwowego zaczynające się 5-6 godzin przed nadejściem frontu i trwające do 3-5 godzin po jego przejściu. Najbardziej aktywne meteorotropowo są fronty chłodne, którym oprócz zmian ciśnienia towarzyszy spadek temperatury. Spadek ten wywołuje kurczenie naczyń krwionośnych, co może mieć znaczenie dla funkcjonowania układu krążenia.
Do zjawisk meteorotropowych zaliczane są również burze zjawisko silnie działające na układ nerwowy człowieka towarzyszące często chłodnym frontom. Burze wyzwalają uczucie lęku, niepokoju, powodują trudności w skupieniu uwagi, a nawet zaburzenia krążeniowe i jelitowe.
Bodźce elektryczne nie są wyczuwalne żadnym zmysłem a ich wpływ na organizm człowieka nie jest jeszcze dokładnie poznany. Jednak sądzi się, że spełniają również rolę w kształtowaniu samopoczucia człowieka. Chodzi tu szczególnie o korzystne oddziaływanie ujemnej jonizacji powietrza (odczucie świeżości powietrza). Największa koncentracja jonów ujemnych występuje w
pobliżu strumieni górskich, wodospadów. Źródłem ich jest także rozbryzgiwanie fal morskich (hydrojonizacja). Duże zmiany właściwości elektrycznych atmosfery następują w czasie przemieszczania się frontów atmosferycznych. Wyładowania elektryczności atmosferycznej, które powstają podczas intensywnych procesów termodynamicznych (burze) powodują wzrost liczby jonów dodatnich w powietrzu. Podczas gdy natężenie pola elektrycznego przy powierzchni ziemi wynosi 100-130 V/m, w czasie burzy wzrasta do 3 kV/m.
Bodźce akustyczne (hałas) mają wprawdzie niewielki związek z warunkami atmosferycznymi (pokrywa śnieżna tłumi hałas), jednak ze względu na uciążliwość dla narządu słuchu powinny być brane pod uwagę. Przyjmuje się, że próg szkodliwości hałasu stanowi dźwięk o natężeniu 35dB, zaś > 85dB określony jest jako „hałas nieznośny” powodujący zaburzenia układów krążenia i pokarmowego. W otoczeniu sanatoriów i szpitali maksymalny, krótkotrwały poziom dźwięku nie może przekraczać 70dB
Bodźce chemiczne (jakości powietrza)
Zanieczyszczenie powietrza
Za zanieczyszczenie powietrza przyjmuje się każdą substancję stałą, ciekłą lub gazową, której stężenie jest większe od zawartości naturalnej. Pod względem pochodzenia, zanieczyszczenia powietrza można podzielić na naturalne i sztuczne (antropogeniczne). Do zanieczyszczeń naturalnych zalicza się pył glebowy i wulkaniczny, sól morską, popioły pochodzące z pożarów lasów i wypalania traw, substancje radioaktywne (radon) oraz składniki biologiczne (wirusy, bakterie, zarodniki, pyłki). Dopuszczalne normy zanieczyszczeń regulują odpowiednie przepisy prawne.
Zanieczyszczenia powietrza zarówno naturalne jak i sztuczne (antropogeniczne) dostają się do organizmu człowieka poprzez układ oddechowy i pokarmowy, skórę i gałkę oczną. Reakcja organizmu żywego na działanie substancji toksycznej może mieć charakter:
Ostry, spowodowany wprowadzeniem do organizmu jednorazowej, względnie dużej dawki substancji toksycznej,
Chroniczny, spowodowany długotrwałym wprowadzaniem do organizmu małych dawek tych substancji,
Utajony, kiedy skutki wprowadzenia do organizmu pewnych dawek substancji toksycznej mogą się ujawnić dopiero po dłuższym czasie.
Dwutlenek siarki (SO2 ) jest absorbowany przez górne odcinki dróg oddechowych, a z nich dostaje się do krwioobiegu. Wysokie stężenie SO2 w powietrzu (spalanie paliw) może być przyczyną przewlekłego zapalenia oskrzeli, zaostrzenia chorób układu krążenia, zmniejszonej odporności płuc na infekcje, szczególnie wśród ludzi starszych i dzieci. Bywa zwykle istotnym składnikiem smogu (tzw. czarny smog lub smog londyński). Pojawia się on najczęściej w chłodnym okresie roku, gdy w sytuacji antycyklonalnej występują warstwy hamujące (inwersja) co utrudnia rozpraszanie zanieczyszczeń w troposferze. Czynnikiem dodatkowym jest niekorzystna topografia terenu (dolinne położenie miasta). Smog może się utrzymywać nawet kilka dni a stężenia zanieczyszczeń mogą być w takiej sytuacji 30-krotnie wyższe od stężenia średniorocznego. Np. przypadek smogu zaobserwowany w Londynie w grudniu 1952 r. trwał 2 tygodnie, a liczba zgonów w tym czasie była większa o 4 tys. w porównaniu z wartością przeciętną.
Dwutlenek azotu (NO2 )
Jest to gaz trujący, który dostaje się do atmosfery zarówno ze źródeł naturalnych jak i antropogenicznych. Naturalnymi źródłami tlenków azotu w atmosferze są wybuchy wulkanów. Największym antropogenicznym źródłem NO i NO2 jest energetyka - utlenianie paliw kopalnych w wysokiej temperaturze, a przy powierzchni Ziemi - spaliny silników samochodowych.. U człowieka, a w szczególności u dzieci i osób starszych, NO2 atakuje układ oddechowy powodując osłabienie funkcji obronnych płuc zaburzenia wentylacji płuc, mniejsze nasycenie krwi tlenem i obniżenie zdolności samooczyszczania dróg oddechowych.
Tlenek węgla (CO)
Powstaje w wyniku spalania paliw, a w szczególności niecałkowitego spalania węgla w paleniskach domowych. Źródłem CO są także spaliny samochodowe, zawiera go również dym tytoniowy. CO jest najczęstszą przyczyną zatruć śmiertelnych
Bezwonny i silnie trujący łączy się z hemoglobiną, która traci w ten sposób zdolność do pobierania tlenu. Zmiany w natlenianiu krwi powodują zaburzenia układu nerwowego i układu krążenia, objawiające się mniejszą wydolnością manualną oraz spadkiem ogólnej sprawności psychicznej. Wdychanie przez co najmniej 1 godzinę powietrza, w którym stężenie tlenku węgla wynosi powyżej 0,1% może spowodować utratę przytomności a nawet zgonu.
Ozon (03), stratosferyczny i troposferyczny
Ozon (trzyatomowy tlen) powstaje w procesie przemian cząsteczkowych tlenu pod wpływem promieniowania ultrafioletowego. 90% całkowitej jego zawartości w atmosferze koncentruje się w stratosferze, na wysokości 20 - 30 km, w warstwie zwanej ozonosferą. Pochłania on promieniowanie ultrafioletowe (UV-C) często bywa nazywany ozonem „dobrym”. Konwencja o Ochronie Warstwy Ozonowej.(1985), zobowiązuje do ograniczenia użycia substancji niszczących ozon w stratosferze związków chloru i bromu, głównie freonów i halonów
W troposferze powstaje na skutek utleniania takich zanieczyszczeń jak tlenki azotu, tlenek węgla, metan pod wpływem promieniowania ultrafioletowego. W naturalny sposób ozon - gaz o specyficznym zapachu, uwalniany jest w trakcie wyładowań elektrycznych.
Ozon jest głównym składnikiem smogu fotochemicznego (smog biały, Smog Los Angeles) występującego głównie latem w miastach o dużym natężeniu ruchu samochodowego.
Wpływ ozonu troposferycznego na zdrowie człowieka, roślinność i materiały jest negatywny. Podwyższone stężenie ozonu może wywoływać zaburzenia funkcji układu oddechowego: kaszel, ograniczenie zdolności do głębokiego oddychania i wchłaniania tlenu, nasilenie objawów astmy, zapalenie płuc a także podrażnienie oczu i bóle głowy
Metale cieżkie
Ołów -. Jest szczególnie toksyczny dla ludzi i zwierząt. dostaje się Do organizmu ludzi dostaje się poprzez drogi oddechowe i przewód pokarmowy, skąd jest wchłaniany do krwi i akumulowany w kościach, zębach, nerkach, wątrobie oraz w mózgu wywołuje zmiany w układzie nerwowym i krwionośnym. Na szkodliwe działanie ołowiu najbardziej narażone są dzieci do lat 6 i kobiety ciężarne.
Kadm - emitowany do atmosfery przez przemysł metalurgiczny, jest jednym z najgroźniejszych dla ludzi i zwierząt zanieczyszczeń środowiska. Charakteryzuje się bardzo długim okresem rozpadu określanym na 10 do 30 lat. Kadm Do organizmu człowieka przedostaje się drogą pokarmową poprzez zanieczyszczone pożywienie i drogą oddechową. Akumuluje się w nerkach i wątrobie oraz w kościach. Kadm wpływa szkodliwie na układ immunologiczny, nerwowy i krwiotwórczy.
Rtęć -Związki rtęci przedostają się do organizmu drogą pokarmową (spożycie ryb) i oddechową. I tak 80% wdychanych par rtęci zatrzymywanych jest w ustroju człowieka i wraz z krwią są one rozprowadzane do wszystkich tkanek. Atakują przeważnie układ nerwowy. Natomiast najbardziej toksyczne są organiczne i nieorganiczne związki rtęci.
Arsen - jest związkiem o silnych właściwościach kancerogennych i toksycznych, emitowanym do atmosfery w procesach spalania paliw w energetyce i przemyśle metalurgicznym. Do organizmu człowieka arsen dostaje się drogą pokarmową (poprzez picie zanieczyszczonej wody) w mniejszym stopniu - drogą oddechową. W nadmiernej ilości może spowodować zatrucie, bóle głowy, wypadanie włosów, zakłócenia rytmu serca. Jest absorbowany przez krew
Termoregulacja
Układ termoregulacji odpowiedzialny jest za zachowanie stałej temperatury wewnętrznej (na poziomie około 37°C), pomimo zmieniających się warunków zewnętrznych. Organizm człowieka może funkcjonować w przedziale temperatury wewnętrznej od 28 do 42°C. (powyżej i poniżej tego przedziału następuje utrata przytomności i śmierć z przegrzania lub przechłodzenia, chociaż znane są przypadki przywrócenia do życia przy obniżeniu temp. wewnętrznej do 15°.C
Funkcjonowania układu termoregulacji odbywa się poprzez:
metaboliczne wytwarzanie ciepła w procesie tzw. przemiany materii (spalania tłuszczów węglowodanów, białek i zamiana na energię cieplną)
kurczenie i rozszerzanie naczyń krwionośnych,
pocenie,
Ośrodek termoregulacji usytuowany w mózgu (w podwzgórzu) otrzymuje za pośrednictwem zakończeń nerwowych rozmieszczonych w skórze (zwanych receptorami ciepła i chłodu), informacje o stanie termicznym powierzchni ciała człowieka i wysyła odpowiednie sygnały do peryferycznych naczyń krwionośnych i gruczołów potowych. Mamy około 250 tys. receptorów zimna i 30 tys. receptorów ciepła .
I tak, odpowiedzią (odruchową) układu termoregulacji na wpływ wysokiej temperatury jest rozszerzenie peryferycznych naczyń krwionośnych, wzmożony przepływ krwi (zmienia się kolor skóry) przyspieszenie oddechu oraz aktywne wydzielanie potu (około 2 mln gruczołów potowych, 5 mln. -rasa czarna). Praktycznie, przy temperaturze powietrza powyżej 28 °C parowanie potu jest jedyną forma ochładzania organizmu pod warunkiem, że wydzielony pot może wyparować, a zależy to od wilgotności powietrza, gdyż na wyparowanie 1 g. wody (potu) potrzeba aż 600 cal. (Uciążliwy klimat równikowy ) Lekkostrawna dieta, picie lekko osolonej wody
Oddziaływanie na człowieka niskiej temperatury wyzwala inne reakcje. Wtedy gdy utrata ciepła jest większa niż jego wytwarzanie zachodzi obawa obniżenia temperatury wewnętrznej. Wówczas organizm dąży do utrzymania stałej temperatury w najważniejszych organach (mózg, serce, płuca) kosztem obniżenia temperatury (niedokrwienia) części zewnętrznych (dłonie, stopy, twarz, uszy). Odruchowo następuje: kurczenie naczyń krwionośnych, w celu ograniczenia skórnego przepływu krwi (co chroni przed nadmierną utratą ciepła, gdyż zmniejsza się różnica temperatury i strumień ciepła pomiędzy ciałem a otoczeniem, skóra blednie), wzrasta ciśnienie tętnicze krwi. Następuje kurczenie i drżenie mięśni - (tzw. „gęsia skóra"), człowiek odruchowo zmienia pozycje na skuloną, pragnie bowiem zmniejszyć swoja powierzchnię. Następuje także zwiększenie tempa przemiany materii i wzrost ilości ciepła wytwarzanego przez ustrój w procesach metabolicznych. - stąd też zapotrzebowanie na bardziej kaloryczne posiłki w okresie mrozów. Czynnikiem zwiększającym ilość wytwarzanego ciepła jest wysiłek fizyczny. I tak np. w czasie spaceru z prędkością około 5 km/h ilość ciepła metabolicznego wzrasta o 100% w stosunku do ilości wytwarzanej przez człowieka stojącego.
Bardzo ważną rolę odgrywa odzież (ubieranie się „na cebulkę”).
Chodzenie z gołą głowa zimą (straty ciepła około 40%) na skórze głowy reakcje termoregulacyjne są słabe.
Utrata ciepła w wodzie: przewodzenie ciepła w wodzie jest 15 - krotnie szybsze niż w powietrzu
Pozaatmosferyczne czynniki sprzyjające wychłodzeniu (hipotermia):
wiek: zaawansowany lub wczesnodziecięcy
zażycie narkotyków,
spożycie alkoholu,
schorzenia (neurologiczne, układu krążenia, oddychania)
infekcje,
wyczerpanie fizyczne,
słaba odporność psychiczna
METEOROPATIA
Wrażliwość ustroju człowieka na oddziaływanie warunków atmosferycznych, a w szczególności ich zmiany. Jej przejawem są patologiczne reakcje w sferze fizycznej i psychicznej, zachodzące w wyniku osłabienia przystosowania.
Już dawno zdawano sobie sprawę z tego, że istnieje związek pomiędzy warunkami środowiska przyrodniczego, w tym atmosferycznego, a przebiegiem procesów fizjologicznych przejawiającym się zmianami nastroju, samopoczucia a także występowaniem pewnych dolegliwości u człowieka. Po raz pierwszy zwrócił uwagę na ten problem lekarz i przyrodnik grecki Hippokrates (460-377 p.n.e), który w swoich pismach „Corpus Hippocraticum” pisał:.„należy mieć się na baczności w czasie zmian pogody i unikać w tym czasie puszczania krwi z żył, wszelkich wypalań i stosowania noża”
Czynniki meteorologiczne działają na człowieka jako bodziec (stres pogodowy), a pod ich wpływem układ wegetatywny wraz z układem wewnątrzwydzielniczym reaguje zmianami czynnościowymi ustroju
Meteoropatia może być uwarunkowana genetycznie lub nabyta w wyniku przebytych chorób, starzenia się organizmu i niehigienicznego trybu życia (brak ruchu). Uważa się też, że jest to „choroba cywilizacyjna”, a meteoropatami są na ogół mieszkańcy miast, gdyż wydelikacenie spowodowane przebywaniem w sztucznym mikroklimacie mieszkań i biur oraz brak ruchu powodują osłabienie mechanizmów przystosowawczych.
Reakcje na wpływ bodźców pogodowych zależą od wrażliwości osobniczej, od stanu wyjściowego organizmu a więc wieku, płci a nawet od uprzednio przebytych chorób. Pod wpływem różnych warunków atmosferycznych zmienia się liczba czerwonych i białych ciałek krwi, stężenie hemoglobiny, ciśnienie krwi, zawartość białka w osoczu, rytm serca, wydzielanie hormonów, wydolność wątroby i nerek i wiele innych
Objawy meteorotropowe u ludzi zdrowych:
→ bóle głowy (migreny)
→ osłabienie,
→ senność lub bezsenność,
→ dekoncentracja, zmęczenie, zniechęcenie, apatia, brak apetytu,
→ mała wydolność fizyczna,
→ wzmożona pobudliwość wegetatywnego układu nerwowego
→ osłabienie reakcji adaptacyjnych,
Jeszcze w latach 60. meteoropaci stanowili około 30-40% populacji ludzi zdrowych. Jednak współcześnie próg wrażliwości człowieka na bodźce pogodowe obniżył się, a udział meteoropatów zwiększył się w Europie do 50-70% przy wyraźnej dominacji kobiet
Wrażliwość na wpływ pogody w zależności od płci
osób dorosłych w Polsce
|
Kobiety
|
|
Mężczyźni
|
|
|
liczba badanych |
% |
Liczba badanych |
% |
Meteoropaci |
214 |
71,3 |
115 |
48,9 |
Skłonni do meteoropatii |
58 |
19,3 |
62 |
26,4 |
Niewrażliwi |
28 |
9,4 |
58 |
24,7 |
Razem |
300 |
100,0 |
235 |
100,0 |
Struktura wieku meteoropatów Większą wrażliwość na bodźce pogodowe wykazują kobiety niż mężczyźni gdyż ich udział dominuje od wczesnej młodości osiągając maksimum w przedziale wieku 41-45 lat. Mężczyzn meteoropatów, zwłaszcza w młodym wieku (< 35 lat), jest znacznie mniej niż kobiet, przewaga ich liczebności pojawia się w przedziale wieku 51- 60 lat (ryc.).
Znaczny odsetek ludzi wrażliwych meteorotropowo obserwuje się wśród ludzi chorych.
Choroby meteorotropowe:
→ choroby układu krążenia (choroba naczyń wieńcowych,
choroba nadciśnieniowa)
→ choroby reumatyczne
→ choroby układu oddechowego (astma)
→ choroba wrzodowa żołądka,
→ choroby psychiczne (schizofrenia)
→ bóle blizn pourazowych i pooperacyjnych
→ tzw. bóle fantomowe w amputowanej kończynie.
Bodźce pogodowe nie wywołują wyżej wymienionych chorób, a tylko powodują zaostrzenie ich objawów, jako drugorzędny, środowiskowy czynnik ryzyka dla osób wrażliwych.
Współcześnie za czynniki meteorotropowe uważa się nieokresowe zakłócenia rytmicznego przebiegu procesów fizycznych zachodzących w atmosferze. Przejawem tych zakłóceń jest przemieszczanie się frontów atmosferycznych, zmiana rodzaju mas powietrza i chwiejna równowaga dolnych warstw atmosfery.
METEOROTROPOWE SYTUACJE BARYCZNE
(wyzwalają subiektywne i obiektywne reakcje organizmu człowieka)
FRONTY ATMOSFERYCZNE (chłodny, ciepły)
1a NAPŁYW POWIETRZA ZWROTNIKOWEGO
1b NAPŁYW POWIETRZA ARKTYCZNEGO
SYTUACJE BARYCZNE tzw. „PRZEJŚCIOWE” (od niżu do wyżu)
Tzw. „ZGNIŁY WYŻ” (chłodny, wilgotny)
CENTRUM NIŻU
Trzeba dodać, że reakcje meteorotropowe zarówno u osób zdrowych jak i chorych pojawiają się ze znacznym wyprzedzeniem w stosunku do zmian zachodzących w atmosferze. W skrajnych przypadkach "przeczuwanie" tych zmian sięga nawet 48 godzin „żywe barometry”). Przypuszcza się, że przyczyną tej wrażliwości mogą być zmiany pola elektrycznego atmosfery, poprzedzające np. nadejście frontu atmosferycznego
Związek pomiędzy zaostrzeniem różnych dolegliwości a układem frontów atmosferycznych ilustruje rycina
Rozkład sezonowy (%) wezwań Pogotowia Ratunkowego do zawałów i choroby wieńcowej w Warszawie (2000 - 2002 r.)
|
Wiosna (III-V) |
Lato (VI-VIII) |
Jesień (IX-XI) |
Zima (XII-II) |
Zawał serca |
28.4 |
23.0 |
22.1 |
26.4 |
Choroba wieńcowa |
25.3 |
24.1 |
24.0 |
26.5 |
Biotropowe sytuacje pogodowe a częstość zgonów
Biorąc pod uwagę fakt, że niekorzystne warunki pogodowe są jednym z czynników zaostrzenia przebiegu niektórych chorób, należy sądzić, że istnieje statystyczny związek pomiędzy liczba zgonów a warunkami pogodowymi (biotropia pogody)
Stwierdzono, że niekorzystne warunki pogodowe przyczyniają się do około 30-40% zgonów wywołanych chorobami układu krążenia; Stwierdzono, że na wzrost liczby zgonów wpływa temperatura powietrza („fale upałów, fale mrozów”, aktywne fronty ciepłe (szczególnie zimą) oraz wzrost koncentracji zanieczyszczeń gazowych. ( ryc. )
Fale upałów w 2003 we Francji, Anglii - sierpień około 40 °C - około 5 tys. zmarłych - także inne przyczyny (społeczne)