Погода в Санкт-Петербурге | Pogoda78.ru
Влияние климата
Влияние климата
Климат оказывает большое влияние на все компоненты природы, на формирование ландшафта как природного явления и как среды обитания. Это верно применительно к любому ландшафту, но в пустыне типические черты климата особенно заметно сказываются на внешнем облике и поведении представителей органической жизни, ставят трудные задачи даже перед коренными жителями в их борьбе за существование. Для климата Средней Азии характерны относительно большая продолжительность солнечного сияния, засушливость и континентальность. Это объясняется ее географическим положением у северной границы субтропиков, вдали от океанов и внутри Евразийского материка, а также атмосферной циркуляцией, способствующей образованию преимущественно безоблачной или малооблачной погоды.
На равнинах Средней Азии продолжительность солнечного сияния высокая — 2500—3000 часов за год. Наиболее значителен этот показатель в летнее время (90% возможного) и меньше зимой (менее 50% возможного). Это, в свою очередь, сказывается на прямой солнечной радиации, например в районе Ташкента от 5 тыс. кал/ кв. см в декабре до 24,5 тыс. кал/кв. см в июле; при этом девять месяцев в году она не опускается ниже 10 тыс. кал/кв. см. Суммарная радиация достигает 120—160 ккал/кв. см за год. Высокие величины солнечной радиации позволяют рассматривать пустыни Средней Азии и Казахстана как район с высоким энергетическим потенциалом. Нужно отметить большое использование здесь солнечного света и тепла в сельском хозяйстве, строительной промышленности, быту.
Климат Средней Азии нередко делят на два периода: с середины мая до середины октября — теплый и сухой, остальная часть года — влажный и холодный. Последний охватывает конец осени, зиму и весну. В этот период сказывается влияние сибирского антициклона. Вытянутый по широте, он служит как бы ветроразделом: к северу господствуют ветры западные и юго-западные, к югу — восточные и северо-восточные. Средняя Азия находится к югу от оси антициклона, так что зимой и весной в ней господствуют восточные и северо-восточные ветры. Отсутствие горных преград на севере Туранской равнины позволяет холодным воздушным массам в зимнее время свободно проникать вплоть до предгорий Копетдага. Сближение холодных масс воздуха сибирского антициклона с теплыми массами, затекающими с Иранского нагорья, способствует образованию циклонов и выпадению осадков. Вторжение холодных масс воздуха в тыл циклонов приводит к резкому понижению температур и снегопадам.
В теплый влажный период преобладают ветры с Атлантики. Вместе с тем Средняя Азия в это время находится на северной окраине переднеазиатской термической депрессии и под воздействием высотного антициклона, расположенного над Северной Африкой. В совокупности эти факторы определяют устойчивые северные, северо-западные и западные ветры. Вторжения с севера, северо-запада и запада влажных воздушных масс возрастают почти вдвое, но понижений температуры не вызывают. Нижний слой воздуха прогревается от сильно нагретой земной поверхности, и облачность отсутствует. Несмотря на удаленность от океанов и горные преграды на юге, связь с океаническими бассейнами как источниками влаги не утеряна. Однако из-за особенностей циркуляции атмосферы и термического режима нижних слоев воздуха осадков выпадает мало — около 100 мм за год, в придельтовых областях Амударьи и Сырдарьи и к востоку от Каспия еще меньше — 75—80 мм. Значительно больше осадков выпадает на предгорных равнинах (200—250 мм за год) и в полупустынях Казахстана (200—300 мм).
В течение года осадки выпадают крайне неравномерно. Больше всего весной — до 70% годовых сумм, затем поздней осенью и зимой. Летом, как правило, осадков не бывает, хотя в отдельные годы они наблюдаются в июле в виде тропических ливней. Чаще же с середины мая до начала октября дождей нет, но нередко в атмосфере возникает предгрозовая обстановка: ветер нагоняет тучи, небо пронизывают молнии, слышен гром, но до земной поверхности влага не доходит, испаряясь в накаленных слоях атмосферы. Это явление называют «сухим дождем». Зимой нередки дождь и мокрый снег. Снежного покрова на поверхности пустынь не образуется. Неравномерность сезонного выпадения осадков, отмеченное выше преобладание их весной объясняют причину того, что они только частично испаряются, а значительная часть их успевает просочиться сквозь пески в грунт, пополняя подземные воды. Лужи на такырах и небольшие озерца на площади глинистых пустынь держатся всю весну, постепенно испаряясь. Эти небольшие по объему временные воды используются животноводами для собственных нужд, водопоя скота, пополнения колодцев. Особенности распределения осадков в течение года и послужили основанием для выделения сухого и влажного периодов года.
1. Влияние метеорологических элементов на организм человека
Климат - многолетний режим погоды на данной территории. Погоду в любой момент времени характеризуют определенные комбинации температуры, давления, влажности, направления и скорости ветра. В некоторых типах климата погода существенно меняется каждый день или по сезонам, в других - остается неизменной. Климатические описания основываются на статистическом анализе средних и экстремальных метеорологических характеристик. Как фактор природной среды климат влияет на географическое распределение растительности, почв и водных ресурсов и, следовательно, на землепользование и экономику. Климат также оказывает воздействие на условия жизни и здоровье человека[18].
Климатология - наука о климате, изучающая причины формирования разных типов климата, их географическое размещение и взаимосвязи климата и других природных явлений. Климатология тесно связана с метеорологией - разделом физики, изучающим краткосрочные состояния атмосферы, т.е. погоду [3,7].
Большинство физических факторов внешней среды, во взаимодействии с которыми эволюционировал человеческий организм, имеют электромагнитную природу. Хорошо известно, что возле быстро текущей воды воздух освежает и бодрит: в нем много отрицательных ионов. По этой же причине людям представляется чистым и освежающим воздух после грозы. Наоборот, воздух в тесных помещениях с обилием разного рода электромагнитных приборов насыщен положительными ионами. Даже сравнительно непродолжительное нахождение в таком помещении приводит к заторможенности, сонливости, головокружениям и головным болям. Аналогичная картина наблюдается в ветреную погоду, в пыльные и влажные дни. Специалисты в области экологической медицины считают, что отрицательные ионы положительно влияют на здоровье человека, а положительные -- негативно [5,26].
Ультрафиолетовое излучение. Среди климатических факторов большое биологическое значение имеет коротковолновая часть солнечного спектра -- ультрафиолетовое излучение (УФИ) (длина волн 295-400 нм).
Ультрафиолетовое облучение -- обязательное условие нормальной жизнедеятельности человека. Оно уничтожает микроорганизмы на коже, нормализует обмен минеральных веществ, повышает стойкость организма к инфекционным заболеваниям и другим болезням. Специальные наблюдения установили, что дети, получавшие достаточное количество ультрафиолета, в десять раз менее подвержены простудным заболеваниям, чем дети, не получавшие достаточного количества ультрафиолетового облучения. При недостатке ультрафиолетового облучения нарушается фосфорно-кальциевый обмен, увеличивается чувствительность организма к инфекционным заболеваниям и к простуде, возникают функциональные расстройства центральной нервной системы, обостряются некоторые хронические заболевания, снижается общая физиологическая активность, а следовательно, и работоспособность человека. Особенно чувствительны к «световому голоду» дети, у которых он приводит к развитию авитаминоза Д (к рахиту) [5,36].
Температура. Температура -- один из важных абиотических факторов, влияющих на все физиологические функции живых организмов. Температура на земной поверхности зависит от географической широты и высоты над уровнем моря, а также времени года. Для человека в легкой одежде комфортной будет температура воздуха + 19…20°С, без одежды -- + 28…31°С.
Когда температурные параметры изменяются, человеческий организм вырабатывает специфические реакции приспособления относительно каждого фактора, то есть адаптируется [5,45].
Основные холодовые и тепловые рецепторы кожи обеспечивают терморегуляцию организма. При различных температурных воздействиях сигналы в центральную нервную систему поступают не от отдельных рецепторов, а от целых зон кожи, так называемых рецепторных полей, размеры которых непостоянны и зависят от температуры тела и окружающей среды.
Температура тела в большей или меньшей степени влияет на весь организм (на все органы и системы). Соотношение температуры внешней среды и температуры тела определяет характер деятельности системы терморегуляции.
Температура окружающей среды преимущественно ниже температуры тела. Вследствие этого между средой и организмом человека постоянно происходит обмен теплом благодаря его отдаче поверхностью тела и через дыхательные пути в окружающее пространство. Этот процесс принято называть теплоотдачей. Образование же тепла в организме человека в результате окислительных процессов называют теплообразованием. В состоянии покоя при нормальном самочувствии величина теплообразования равняется величине теплоотдачи. В жарком или холодном климате, при физических нагрузках организма, заболеваниях, стрессе и т.д. уровень теплообразования и теплоотдачи может изменяться [2,68].
Условия, при которых организм человека адаптируется к холоду, могут быть различными (например, работа в неотапливаемых помещениях, холодильных установках, на улице зимой). При этом действие холода не постоянное, а чередующееся с нормальным для организма человека температурным режимом. Адаптация в таких условиях выражена нечетко. В первые дни, реагируя на низкую температуру, теплообразование возрастает неэкономно, теплоотдача еще недостаточно ограничена. После адаптации процессы теплообразования становятся более интенсивными, а теплоотдача снижается.
Иначе происходит адаптация к условиям жизни в северных широтах, где на человека влияют не только низкие температуры, но и свойственные этим широтам режим освещения и уровень солнечной радиации [2,73].
Что происходит в организме человека при охлаждении.
Вследствие раздражения холодовых рецепторов изменяются рефлекторные реакции, регулирующие сохранение тепла: сужаются кровеносные сосуды кожи, что на треть уменьшает теплоотдачу организма. Важно, чтобы процессы теплообразования и теплоотдачи были сбалансированными. Преобладание теплоотдачи над теплообразованием приводит к понижению температуры тела и нарушению функций организма. При температуре тела 35°С наблюдается нарушение психики. Дальнейшее понижение температуры замедляет кровообращение, обмен веществ, а при температуре ниже 25°С останавливается дыхание.
Одним из факторов интенсификации энергетических процессов является липидный обмен. Например, полярные исследователи, у которых в условиях низкой температуры воздуха замедляется обмен веществ, учитывают необходимость компенсировать энергетические затраты. Их рационы отличаются высокой энергетической ценностью (калорийностью). У жителей северных районов более интенсивный обмен веществ. Основную массу их рациона составляют белки и жиры. Поэтому в их крови содержание жирных кислот повышено, а уровень сахара несколько понижен.
У людей, приспосабливающихся к влажному, холодному климату и кислородной недостаточности Севера, также повышенный газообмен, высокое содержание холестерина в сыворотке крови и минерализация костей скелета, более утолщенный слой подкожного жира (выполняющего функцию теплоизолятора) [2,87].
Однако не все люди в одинаковой степени способны к адаптации. В частности, у некоторых людей в условиях Севера защитные механизмы и адаптивная перестройка организма могут вызвать дезадаптацию -- целый ряд патологических изменений, называемых «полярной болезнью». Одним из наиболее важных факторов, обеспечивающих адаптацию человека к условиям Крайнего Севера, является потребность организма в аскорбиновой кислоте (витамин С), повышающей устойчивость организма к различного рода инфекциям.
Тропические условия также могут оказывать вредное влияние на организм человека. Отрицательные эффекты могут быть результатом агрессивных факторов окружающей среды, таких как ультрафиолетовое облучение, экстремальная жара, резкие смены температуры и тропические штормы. У метеочувствительных людей экспозиция к тропическим условиям среды увеличивает риск острых болезней, в том числе ишемической болезни сердца, астматических приступов и почечных камней. Отрицательные эффекты могут быть усилены внезапной сменой климата, например, при путешествии воздухом [3,56].
Наиболее чувствительно усиливает температурное ощущение ветер. При сильном ветре холодные дни кажутся еще холоднее, а жаркие -- еще жарче. На восприятие организмом температуры влияет также влажность. При повышенной влажности температура воздуха кажется более низкой, чем в действительности, а при пониженной влажности -- наоборот.
Восприятие температуры индивидуально. Одним людям нравятся холодные морозные зимы, а другим -- теплые и сухие. Это зависит от физиологических и психологических особенностей человека, а также эмоционального восприятия климата, в котором прошло его детство.
На ранних этапах исторического развития температурный фактор играл важную роль в выборе мест поселения людей. Когда человек научился высекать огонь, появилась некоторая его независимость от отрицательных влияний среды. Но, несмотря на это, температурный фактор сохраняет свое значение и по сей день. Об этом свидетельствует зависимость плотности населения от среднегодовой температуры конкретной географической зоны. Важным показателем является сезонная разница. Минимальные сезонные колебания температуры в тропических зонах очень благоприятны для жизни. В северных районах народонаселение увеличивается преимущественно за счет увеличения городов, где есть условия для частичной изоляции человека от неблагоприятных влияний окружающей среды [5,80].
Одним из самых метеопатических факторов является температура воздуха. Изменение теплового режима атмосферы вызывает соответствующие изменения теплообмена человека с окружающей средой. Температурные раздражения воспринимаются нами как ощущения тепла или холода. Человек ощущает тепло не только от прихода солнечной энергии и температуры воздуха, но и от влажности и ветра. Теплоощущение зависит не только от прихода солнечной энергии и температуры воздуха. Как показали многочисленные научные исследования зона комфорта, то есть такие внешние условия при которых здоровый человек не испытывает ни жары, ни холода, ни духоты и лучше всего себя чувствует, не является чем-то стандартным для всех людей, разных по климату районов и всех времен года. Она зависит от уклада жизни, возрастных социально-экономических условий.
Влияние температуры воздуха на организм человека зависит от влажности воздуха. При одной и той же температуре изменение содержания водяного пара в приземном слое атмосферы может оказать значительное воздействие на состояние организма. При повышении влажности воздуха, препятствующей испарению с поверхности тела человека, тяжело переносится жара и усиливается действие холода. При влажном воздухе опасность воздушной инфекции выше. Из-за выпадения осадков изменяется суточный ход температуры и влажность воздуха. Биометеорологические исследования показали, что сами осадки благоприятно воздействуют на человека: понижается смертность, уменьшаются инфекционные заболевания, жалобы, вызванные метеорологическими явлениями. Здоровый человек во время выпадения осадков ощущает комфортные условия, бодрость [3,95].
Разнообразно влияние ветра. В холодную погоду ветер оказывает охлаждающее действие на организм человека, унося прогретые им прилегающие к телу слои воздуха и прижимая к нему все новые порции холодного. При прохладной погоде сказывается коварное свойство большой влажности воздуха. Если же при этом погода ветреная, то теплоощущение еще ухудшается, так как ветер все время относит от тела обогретые и просушенные слои воздуха и нагоняет новые порции влажного и холодного воздуха, что усиливает процесс дальнейшего охлаждения тела [3,96].
Наиболее неопределенное влияние на самочувствие человека оказывает атмосферное давление, которое характеризуется значительными непериодическими колебаниями. При понижении атмосферного давления газы, находящиеся в желудочно-кишечном тракте, расширяются, вызывая растяжение органов. Кроме того, связанное с пониженным давлением высокое стояние диафрагмы может привести к затруднению дыхания и нарушению функций сердечно-сосудистой системы.
Было установлено, что при резком понижении давления или при очень низком давлении воздуха электрическое сопротивление кожи человека значительно выше обычного. При высоком атмосферном давлении оно, напротив, бывает значительно пониженным.
Исследования показали, что при повышении атмосферного давления уменьшается число лейкоцитов в крови, главным образом за счет нейтрофилов; понижение атмосферного, напротив приводит к увеличению числа лейкоцитов.
Синоптическая ситуация влияет и на химический состав воздуха. Из всех химических факторов абсолютное значение для жизненных процессов имеет кислород. Изменение содержания кислорода влияет на течение многих биологических процессов. При изменении метеорологических условий объемное содержание кислорода, его парциальное давление изменяются незначительно, тогда, как плотность колеблется в широких пределах и может характеризовать комплексное влияние этих метеорологических факторов на человека.
Земной шар окружен сильным магнитным полем, напряженность которого уменьшается с высотой и изменяется во времени. Изменение магнитного поля тесно связано с изменением наземного атмосферного давления, появления засух, образованием фронтов, другими процессами в атмосфере [3,99].
Также огромнейшим фактором, влияющим на здоровье человека является загрязнение атмосферы. Загрязнение атмосферы приводит к изменению температуры воздуха. Существуют территории, где нагревание в процессе человеческой деятельности повышает на 10% температуру, определенную солнечной радиации. Загрязняющие вещества вступают во взаимодействие с составляющими элементами тропосферы и оказывают губительное влияние на здоровье человека. Формируется климат города [3,112].
Факторы воздействующие на климат
Природные факторы и их влияние на изменение климата
Парниковый эффект - повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса. Основными парниковыми газами, в порядке их оцениваемого воздействия на тепловой баланс Земли, являются водяной пар, углекислый газ, метан и озон
Таблица 2.1.1.Объем выбросов в атмосферу газов влияющих на климат
Потенциально в парниковый эффект могут вносить вклад и антропогенные галогенированные углеводороды и оксиды азота, однако ввиду низких концентраций в атмосфере оценка их вклада проблематична.
Водяной пар является основным естественным парниковым газом, который ответственен более чем за 60 % эффекта.
В то же время, увеличение температуры Земли, вызванное другими факторами, увеличивает испарение и общую концентрацию водяного пара в атмосфере при практически постоянной относительной влажности, что, в свою очередь, повышает парниковый эффект. Таким образом, возникает некоторая положительная обратная связь. С другой стороны, повышение влажности способствует развитию облачного покрова, а облака в атмосфере отражают прямой солнечный свет, тем самым увеличивая альбедо Земли. Альбедо- характеристика отражательной (рассеивающей) способности поверхности земли. Повышенное альбедо приводит к антипарниковому эффекту, несколько уменьшая общее количество поступающего солнечного излучения и дневной прогрев атмосферы
Углекислый газ. Источниками углекислого газа в атмосфере Земли являются вулканические выбросы, жизнедеятельность биосферы, деятельность человека. Антропогенными источниками являются: сжигание ископаемого топлива; сжигание биомассы, включая сведение лесов; некоторые промышленные процессы приводят к значительному выделению углекислоты (например, производство цемента). Основными потребителями углекислого газа являются растения, однако, в состоянии равновесия, большинство биоценозов за счет гниения биомассы производит приблизительно столько же углекислого газа, сколько и поглощает. Антропогенная эмиссия увеличивает концентрацию углекислого газа в атмосфере, что, предположительно, является главным фактором изменения климата. Углекислый газ является "долго живущим" в атмосфере. Согласно современным научным представлениям, возможность дальнейшего накапливания СО2 в атмосфере ограничена риском неприемлемых последствий для биосферы и человеческой цивилизации
Метан. Парниковая активность метана примерно в 21 раз выше, чем у углекислого газа. Время жизни метана в атмосфере составляет примерно 12 лет. Сравнительно короткое время жизни в сочетании с большим парниковым потенциалом делает его кандидатом для смягчения последствий глобального потепления в ближайшей перспективе.
Основными антропогенными источниками метана являются пищеварительная ферментация у скота, рисоводство, горение биомассы (в т. ч. сведение лесов). Как показали недавние исследования, быстрый рост концентрации метана в атмосфере происходил в первом тысячелетии нашей эры (предположительно в результате расширения сельхозпроизводства и скотоводства и выжигания лесов). В период с 1000 по 1700 годы концентрация метана упала на 40 %, но снова стала расти в последние столетия (предположительно в результате увеличения пахотных земель, пастбищ и выжигания лесов, использования древесины для отопления, увеличения поголовья домашнего скота, количества нечистот, выращивания риса). Некоторый вклад в поступление метана дают утечки при разработке месторождений каменного угля и природного газа, а также эмиссия метана в составе биогаза, образующегося на полигонах захоронения отходов.
Анализ пузырьков воздуха во льдах свидетельствует о том, что сейчас в атмосфере Земли больше метана, чем в любое время за последние 400000 лет.
Озон- необходим для жизни, поскольку защищает Землю от жёсткого ультрафиолетового излучения Солнца.
Однако ученые различают стратосферный и тропосферный озон. Первый (так называемый озоновый слой) является постоянной и основной защитой от вредного излучения. Второй же считается вредным, так как может переноситься к поверхности Земли и ввиду своей токсичности вредить живым существам. Кроме того, повышение содержания именно тропосферного озона внесло вклад в рост парникового эффекта атмосферы. По наиболее широко распространенным научным оценкам, вклад озона составляет около 25% от вклада СО2
Большая часть тропосферного озона образуется, когда оксиды азота (NOx), окись углерода (СО) и летучие органические соединения вступают в химические реакции в присутствии кислорода, водяных паров и солнечного света. Транспорт, промышленные выбросы, а также некоторые химические растворители являются основными источниками этих веществ в атмосфере. Метан, атмосферная концентрация которого значительно возросла в течение последнего столетия, также способствует образованию озона. Время жизни тропосферного озона составляет примерно 22 дня, основными механизмами его удаления являются связывание в почве, разложение под действием ультрафиолетовых лучей и реакции с радикалами OH и HO2.
Концентрации тропосферного озона отличаются высоким уровнем изменчивости и неравномерности в географическом распределении. Существует система мониторинга уровня тропосферного озона в США и Европе, основанная на спутниках и наземном наблюдении. Поскольку для образования озона требуется солнечный свет, высокие уровни озона наблюдаются обычно в периоды жаркой и солнечной погоды. Нынешняя средняя концентрация тропосферного озона в Европе в три раза выше, чем в доиндустриальную эпоху [14].
Солнце является основным источником тепла в климатической системе. Солнечная энергия, превращённая на поверхности Земли в тепло, является неотъемлемой составляющей, формирующей земной климат. Если рассматривать длительный период времени, то в этих рамках Солнце становится ярче и выделяет больше энергии, так как развивается согласно главной последовательности.
Это медленное развитие влияет и на земную атмосферу. Считается, что на ранних этапах истории Земли Солнце было слишком холодным для того, чтобы вода на поверхности Земли была жидкой, что привело к т. н. "парадоксу слабого молодого Солнца" [13]
На более коротких временных отрезках также наблюдаются изменения солнечной активности: 11-летний солнечный цикл и более длительные модуляции. Однако 11-летний цикл возникновения и исчезновения солнечных пятен не отслеживается явно в климатологических данных. Изменение солнечной активности считается важным фактором наступления малого ледникового периода, а также некоторых потеплений,. Циклическая природа солнечной активности ещё не до конца изучена; она отличается от тех медленных изменений, которые сопутствуют развитию и старению Солнца [14].
По своему влиянию на климат изменения земной орбиты сходны с колебаниями солнечной активности, поскольку небольшие отклонения в положении орбиты приводят к перераспределению солнечного излучения на поверхности Земли. Такие изменения положения орбиты называются циклами Миланковича, они предсказуемы с высокой точностью, поскольку являются результатом физического взаимодействия Земли, её спутника Луны и других планет. Изменения орбиты считаются главными причинами чередования гляциальных и интергляциальных циклов последнего ледникового периода. Результатом прецессии земной орбиты являются и менее масштабные изменения, такие как периодическое увеличение и уменьшение площади пустыни Сахара.[14]
Милутин Миланкович (1879-1958)- сербский геофизик, астроном. В начале 20го века выдвинул теорию о теорию периодичности ледниковых периодов. Объяснение теории связано с изменениями в земной орбите ("циклы Миланковича"). В соответствии с законом всемирного тяготения Ньютона (а также первым из законов Кеплера, описывающим траектории движения планет Солнечной системы), каждая планета вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите.
Кроме того, согласно закону сохранения момента импульса, если Земля вращается вокруг своей оси, то направление этой оси в пространстве должно оставаться неизменным. Но в реальной Солнечной системе Земля вращается вокруг Солнца не в гордом одиночестве. На нее действует притяжение Луны и других планет, и это притяжение оказывает хоть и слабое, но очень важное влияние и на земную орбиту, и на вращение Земли.
За последние 3 миллиона лет было по крайней мере четыре периода масштабного оледенения, а до этого были и еще. Хочу напомнить, что последний ледниковый период достиг своего максимума примерно 18 тысяч лет назад и что время, в которое мы живем, ученые определяют как межледниковое [17].
Вулканы воздействуют на природную среду и на человечество несколькими способами. Во-первых, прямым воздействием на окружающую среду извергающихся вулканических продуктов (лав, пеплов и т.п.), во-вторых, воздействием газов и тонких пеплов на атмосферу и тем самым на климат, в-третьих, воздействием тепла продуктов вулканизма на лед и на снег, часто покрывающих вершины вулканов, что приводит к катастрофическим селям, наводнениям, лавинам, в-четвертых, вулканические извержения обычно сопровождаются землятресениями и т.д. Но особенно долговременны и глобальны воздействия вулканического вещества на атмосферу, что отражается на изменении климата Земли.
При катастрофических извержениях выбросы вулканической пыли и газов, сублимирующих частички серы и других летучих компонентов, могут достигать стратосферы и вызывать катастрофические изменения климата. Такие извержения, часто имеющие эксплозивный стиль, особенно характерны для островодужных вулканов. Фактически при таких извержениях мы имеем природную модель "ядерной зимы".
Эмиссия газов пассивно дегазирующих вулканов в целом может оказывать глобальное влияние на состав атмосферы. Так плинианские и коигнимбритовых колонны выносили вулканический материал в тропосферу с образованием аэрозольного облака, полярных дымок и нарушением состояния полярного озонового слоя. В качестве примера стоит привести извержение вулкана Уайнапутина, Перу. 19 февраля 1600 года (6 баллов по шкале вулканических извержений VEI). Сильнейшее извержение вулкана в Южной Америке за историческое время, которое, по некоторым оценкам, вызвало общемировое понижение температуры и стало причиной неурожая в России 1601-1603 и начала Смутного времени [14].
Неблагоприятные природные факторы как один из компонентов природной окружающей среды
Природные факторы - это любой элемент среды, оказывающий прямое или косвенное влияние на живые организмы хотя бы на протяжении одной из фаз их развития.
Среда - одно из основных понятий экологии. Под средой подразумевается комплекс природных тел и явлений, с которыми организм находится в прямых или косвенных взаимоотношениях. Понятие окружающая среда идентично общему понятию, но подразумевает непосредственный контакт организма с субъектами или объектами.
Различают природную среду (совокупность естественных и антропогенных факторов живой и неживой природы, проявляющих эффект воздействия на живые организмы); среду абиотическую (все силы и явления природы, происхождение которых прямо не связано с жизнедеятельностью ныне живущих организмов); среду биотическую (силы и явления природы, обязанные своим происхождением жизнедеятельности ныне живущих организмов). Более конкретное пространственное понимание среды - это среда обитания.
Природная среда - это ресурсы самой природы, необходимые для маркетинговой деятельности или оказывающие на нее влияние.
Вредные факторы: запыленность и загазованность воздуха; шум; вибрации; электромагнитные поля; ионизирующие излучения; повышенные и пониженные атмосферные параметры (температура, влажность, подвижность воздуха, давление); недостаточное и неправильное освещение; монотонность деятельности; тяжелый физический труд; токсичные вещества; загрязненные вода и продукты питания и др.
Погода - состояние воздушной среды, формирующиеся под воздействием циркулирующих процессов в атмосфере, солнечного света и подстилки земной поверхности в каждый конкретный момент времени. Изменения погоды не одинаково сказываются на самочувствии разных людей. У здорового человека при изменении погоды происходит своевременное подстраивание физиологических процессов в организме к изменившимся условиям окружающей среды. В результате усиливается защитная реакция, и здоровые люди практически не ощущают отрицательного влияния погоды. У больного человека приспособительные реакции ослаблены, поэтому организм теряет способность быстро подстраиваться. Влияние погодных условий на самочувствие человека связано также с возрастом и индивидуальной восприимчивостью организм
Климат - многолетний режим погоды в данной местности. Изменения климата в сочетании с его изменчивостью могут оказывать различные виды влияния на здоровье населения. Климатические факторы получили большое распространение в профилактике и лечении заболеваний сердечнососудистой системы не только в южных, но также в средних и северных районах страны.
На человека действуют метеорологические, геофизические и гелиофизические факторы. Отдельно составляются и прогнозы всех этих факторов. На самом деле все эти факторы являются проявлением единого физического процесса, который начинается на Солнце и заканчивается на Земле (и даже в ее недрах).
Изменению погоды предшествует изменение атмосферного электричества, которое и чувствуют метеолабильные люди за много часов до изменения погоды. Величина и знак электрического поля являются не менее важными показателями внешней среды, чем атмосферное давление и температура.
Таким образом, для того, чтобы прогнозировать изменение атмосферного электричества, необходимо учитывать не только прогноз солнечной и магнитосферной активности, но и влияние промышленного загрязнения воздуха, которое ветром может разноситься на большие удаления от источников загрязнения.
Давно решается проблема предсказания изменения условий во внешней среде. Но она распалась на части, которые считались независимыми друг от друга. Метеорологи считали, что изменение солнечной активности никак не связано с изменением погоды. Но исследования последних десятилетий показали, что это не так. Нельзя составить достоверный прогноз погоды без учета солнечной активности, условий в межпланетном пространстве, возмущенности магнитосферы и характера атмосферного электричества.
Как известно, в последние десятилетия происходит интенсивное изменение окружающей среды за счет резкого расширения промышленного производства роста количества отходов, загрязняющих окружающую среду. Все это непосредственно влияет на здоровье населения, наносит огромный ущерб экономике, резко уменьшает трудовые ресурсы, а также потенциально создает канцерогенную и мутагенную опасность не только для здоровья настоящих, но и будущих поколений.
Неблагоприятные факторы окружающей среды:
А. Климатические условия. К неблагоприятным климатическим условиям относятся высокая влажность воздуха, резкие перепады температуры и атмосферного давления. Несмотря на то, что чувствительность к этим факторам индивидуальна, неблагоприятные климатические условия в целом отрицательно влияют на течение аллергических заболеваний, особенно бронхиальной астмы.
Б. Загрязнение воздуха. Степень загрязнения воздуха промышленным смогом оценивают по содержанию окиси углерода, взвешенных частиц и двуокиси серы. При сильном загрязнении воздуха учащаются приступы бронхиальной астмы. Это обусловлено совместным действием всех компонентов промышленного смога. В зданиях с закрытыми вентиляционными системами приток внешнего воздуха отсутствует, что приводит к повышению концентрации в воздухе загрязняющих веществ -- дыма от угольных и газовых обогревателей систем центрального воздушного отопления, каминов, бытовых керосиновых и электрообогревателей, а также паров растворителей, например формальдегида, входящего в состав клея для напольных покрытий. Пассивно вдыхаемый табачный дым вызывает гораздо более выраженные, чем предполагалось раньше, нарушения дыхания, особенно у детей младшего возраста.
В. Вирусы и бактерии. Доказательств того, что вирусы и бактерии могут вызывать аллергические реакции, нет. Однако хорошо известно, что они способствуют развитию аллергических заболеваний и осложняют их течение. Так, синусит может спровоцировать бронхиальную астму и в то же время стать ее осложнением.
Виды антропогенного загрязнения окружающей природной среды в результате хозяйственной деятельности человека многообразны. Они обусловливают химическое, физическое, механическое, акустическое, тепловое, ароматическое и визуальное изменения качества природной среды, превышающие установленные нормативы вредного воздействия. В итоге создается угроза здоровью населения, а также состоянию растительного, животного мира и накопленным материальным ценностям.
Наиболее изучено воздействие на здоровье человека химических факторов окружающей среды - около 80 химических элементов необходимо для построения определенных компонентов собственных клеток, построения гормонов, ферментов, для поддержания нормального обмена веществ и т.д. Проблема химического загрязнения объектов биосферы рассматривается как проявление глобального экологического кризиса.
Оксиды, взвешенные частицы
В атмосферном воздухе повсеместно присутствуют твердые взвешенные частицы, оксиды серы, азота, углерода, фенол, формальдегид. Оксиды серы SO2, SO3, азота NO, NO2, монооксид углерода СО - «кислые» газы со специфическим, относительно однотипным характером влияния на органы дыхания. Вследствие образования слабых кислот при соприкосновении со слизистыми оболочками дыхательных путей они раздражают и прижигают слизистые, вызывая тем самым начальные морфологические повреждения эпителия и угнетение местного иммунитета.
Постоянное воздействие на население оксидов углерода, серы, азота и других загрязнителей создает предпосылки для снижения общей работоспособности и в целом к хроническому популяционному утомлению, особенно в крупных промышленных городах.
Это обширная группа высокотоксичных полихлорпроизводных соединений, стойких и широко распространенных загрязнителей окружающей среды. Источниками диоксинов являются многие отрасли народного хозяйства: химическая, нефтехимическая, целлюлозно-бумажная, металлургическая промышленность, производство трансформаторов, конденсаторов, теплообменников, пестицидов и пр. Диоксины образуются при высокотемпературных процессах переработки хлорсодержащей продукции. Они отличаются термической устойчивостью, резистентностью к химическому разложению, слабой растворимостью в воде. Расширение масштабов производства ряда химических соединений, их использование в военных целях сопровождается опасностью воздействия диоксинов не только на лиц, профессионально контактирующих с ними, но и на население.
Значение воды для поддержания здоровья населения на высоком уровне обусловлено той ролью, которую она играет для удовлетворения физиологических и гигиенических потребностей, а также для рекреационных целей. Основными источниками загрязнения гидросферы являются промышленные сточные воды, дренажные воды с орошаемых земель, организованный и неорганизованный сток с территорий населенных пунктов и промышленных площадок, сельскохозяйственных полей и крупных животноводческих комплексов, а также водный транспорт. Водным путем передается большинство кишечных инфекций: брюшной тиф, дизентерия, паратифы, сальмонеллезы, холера и др.
Влияние шума на здоровье человека
Одним из наиболее распространенных и значимых факторов окружающей среды, негативно влияющих на здоровье человека, является шум, что обусловлено главным образом ростом промышленного производства, развитием городского строительства, транспортного движения и т.д.
Заболеваемость - наиболее характерная, официально регистрируемая реакция на вредное воздействие окружающей среды, которая отражает как длительное, так и хроническое действие загрязнителя.
Проблемы повышенного естественного радиационного фона.
Все живое на Земле тысячелетиями подвергается воздействию природной радиации, формируемой излучением, исходящим из космического пространства и от естественных радионуклидов земной коры, рассеянных в породах, почвах, воздухе, воде, а также в пище и в теле человека.
За последние несколько десятков лет естественный радиационный фон, формировавшийся миллионы лет, стал повышаться за счет радиации в результате деятельности человека. Создается она либо искусственно (новые, несвойственные для биосферы Земли радионуклиды), либо формируется вследствие антропогенных нарушений земной оболочки, сопровождаемых перераспределением и концентрированием естественных радионуклидов, а также других изменений окружающей среды и веками сложившихся способов обитания Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды (техносферная безопасность): Учебник / С.В. Белов - 2-е изд., испр. и доп. - М.:Издательство Юрайт, 2011. - С.91.
Жизнь на Земле возникла, развивалась и продолжается в условиях воздействия относительно слабых электромагнитных полей естественного происхождения, источниками которых являются излучение солнца и космоса, магнитные свойства Земли, грозовые разряды и пр. Эти поля с изменяющимися уровнями интенсивности, являясь постоянно действующим экологическим фактором, оказывают определенное влияние на жизнедеятельность человека, животных, растений Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды (техносферная безопасность): Учебник / С.В. Белов - 2-е изд., испр. и доп. - М.:Издательство Юрайт, 2011. - С.121.
Общие представления о влиянии климата на человека
Одним из наиболее важных природных факторов, оказывающих влияние на здоровье человека, на возникновение и географию болезней, является климат. Под климатом понимают многолетний режим погоды, определяемый географической широтой местности, высотой над уровнем моря, удаленностью местности от океана, рельефом суши, характером подстилающей поверхности, антропогенными воздействиями и другими факторами, свойственными данной местности.
Файлы: 1 файл
экология реферат.docx
Береговые зоны морей являются одними из наиболее заселенных территорий нашей планеты, на них проживает более половины всего населения Земли. Приморские территории, с точки зрения экологии человека, имеют ряд специфических особенностей. Прежде всего, расположение городов в прибрежной зоне определяет высокую концентрацию населения. В приморских городах среди экологических проблем на первое место выступает проблема охраны прибрежных вод от загрязнения промышленными и бытовыми отходами, нефтепродуктами, эксплутационными сливами различных судов. В районах южных прибрежных городов наблюдается также сильное бактериальное загрязнение прибрежных вод.
Общая характеристика антропогенных воздействий на природную среду
На современном этапе развития человечества, на этапе преобразования биосферы в ноосферу, самым значительным экологическим фактором стал сам человек, его производственная деятельность. Без всякого преувеличения можно отметить, что воздействие человека на биосферу достигло к настоящему времени беспрецедентных размеров. Возникающие вследствие этих воздействий изменения различных компонентов биосферы, в свою очередь, существенно влияют на состояние человека, на его здоровье и производственную деятельность. Деятельность человека приводит к тому, что условия его существования на Земле фактически повсеместно становятся экстремальными.
Существует четыре основных типа влияния человека на природную среду:
- изъятие человеком из природной среды различных ресурсов;
2) насыщение природной среды чужеродными для нее веществами;
3) внедрение в природные комплексы искусственных элементов или сооружений;
4) трансформация природных систем или процессов.
Под воздействием человека природная среда претерпевает существенные изменения, которые (в ряде случаев) имеют необратимый характер. Полностью необратимые изменения происходят при нарушении человеком базовых компонентов геосистем: твердого фундамента и рельефа. В этом случае происходит замена одних природных комплексов другими. Повреждающие действия человека на вторичные компоненты геосистем, например, на почвенно-растительный покров, менее критичны, так как даже при их существенных нарушениях не происходит полностью необратимых изменений ландшафтов. Благодаря сохранению литогенной основы, спустя несколько десятков (иногда и сотен) лет после прекращения антропогенного воздействия, ландшафты могут вернуться в состояние, близкое к исходному.
Наиболее существенны для природной среды антропогенные перемещения литогенного материала, при этом существенное значение имеют нарушения местного влагооборота, биологического и геохимического круговоротов, теплового баланса. Добыча полезных ископаемых, например, приводит к необратимым процессам формирования новых природных комплексов.
По своим результатам, воздействия на природную среду могут быть отрицательными и положительными. Положительные воздействия направлены на улучшение окружающей среды в уже полностью преобразованных человеком ландшафтах. Они выполняют защитные, природоохранные функции, к которым относятся: рекультивация земель, использованных горнодобывающей промышленностью; очистка вод и воздуха; создание различных заповедных и водоохранных зон.
Отрицательные антропогенные воздействия на природную среду могут быть прямыми (замещения, изменения) и косвенными (загрязнения). Прямые воздействия приводят к наиболее существенным изменениям. Самые сильные из них проявляются в замещении всех природных компонентов искусственными: замещение почвы асфальтом и бетоном; строительство зданий и других искусственных сооружений. К прямым воздействиям относятся и замещения биотических компонентов – смена растительности, животного мира, почв. Косвенные отрицательные антропогенные воздействия представляют собой химическое, радиоактивное и другие виды загрязнения окружающей среды.
Опасные для человека антропогенно–стимулированные изменения природной среды
В современном мире влияние человека на природную среду достигло такой степени, при которой дальнейший рост антропогенной нагрузки на экосистемы уже невозможен без серьезных демографических, социальных и экономических последствий для самого общества. Среди опасных для человека явлений сегодня наибольшие значения имеют выбросы в атмосферу больших объемов парниковых газов, возрастание объемов использования и количества опасных для здоровья человека и биоты в целом химических веществ, значительное «закисление» окружающей среды, неконтролируемая урбанизация природных комплексов, крупномасштабное и нерациональное использование природных ресурсов.
К началу 90-х годов прошлого столетия осталось менее одной трети территории планеты с ненарушенными человеком природными ландшафтами. Только за счет естественных биогеохимических процессов на территориях с нарушенными экосистемами активизировалось выделение в атмосферу углекислого газа, метана, соединений азота, а в поверхностные и подземные воды – соединений азота и фосфора. Применение минеральных удобрений, пестицидов и других химических веществ в сельском хозяйстве внесло дополнительный и значительный вклад в загрязнение природной среды. Антропогенные воздействия катастрофически изменяют привычные для человека характеристики природной среды, приближая значения параметров ряда экологических факторов к границам толерантности человека как биологического вида, увеличивая число лимитирующих факторов среды его обитания. К наиболее распространенным на всей территории нашей планеты абиотическим лимитирующим факторам принадлежат химические токсические вещества и ионизирующее излучение. Именно эти факторы вызывают многие изменения в среде обитания человека, появление неадекватных антропогенно стимулированных экологических ситуаций и феноменов. Среди них: повышение токсичности жизнеобеспечивающих сред (атмосферного воздуха, природных вод, почв), продуктов питания, нарушение естественной динамики процессов климатообразования, возникновение принципиально новых и опасных для здоровья ситуаций.
Одной из форм вредного физического воздействия на окружающую среду является шумовое воздействие. Основными источниками шума являются различные виды транспорта и промышленные предприятия. В современных условиях шум становится не просто неприятным для слуха, но и приводит к серьезным физиологическим последствиям для человека. На урбанизированных территориях от действия шума страдают десятки миллионов людей. Антропогенные источники шума повышают утомляемость, снижают эффективность умственной работы, значительно понижают производительность труда, вызывают нервные перегрузки.
Антропогенные воздействия на атмосферу
Атмосферный воздух занимает особое положение среди других компонентов биосферы. Без пищи человек может находиться пять недель, без воды - пять дней, а без воздуха всего лишь пять минут. При этом воздух должен иметь определенную чистоту, и любые отклонения от нормы опасны для здоровья человека.
Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любые изменения его состава и свойств, которые оказывают негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений. Загрязнение атмосферного воздуха может быть естественным и искусственным. Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами, такими, как: вулканическая деятельность, выветривание горных пород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, задымление от лесных и степных пожаров и др. Антропогенное загрязнение вызвано выбросами различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека, по своим масштабам оно значительно превосходит естественное загрязнение.
В зависимости от масштабов распространения загрязнение атмосферы может быть местным, региональным и глобальным. Главным загрязнителями (поллютантами) атмосферного воздуха являются диоксид серы (SO2), оксид углерода (СО) и твердые частицы (свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и прочее). Помимо главных загрязнителей, в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ, среди которых – формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, бензол, сероводород, свинец, ртуть, кадмий, углеводороды.
Наиболее опасное загрязнение атмосферы – радиоактивное. Источником этого загрязнения являются продукты испытания ядерного оружия, выбросы в атмосферу радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации и при авариях.
Еще одной формой загрязнения атмосферы является локальное избыточное поступление тепла от антропогенных источников, например, «острова тепла» в городах.
Основной вклад в загрязнение атмосферного воздуха на территории России вносят тепловые и атомные электростанции, промышленные и городские котельные, предприятия черной и цветной металлургии, нефтедобычи и нефтехимии, автотранспорт, предприятия производства стройматериалов.
Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здоровье человека по-разному – от прямой и немедленной угрозы до медленного и постепенного разрушения различных систем жизнеобеспечения организма. Физиологическое воздействие на человеческий организм главных загрязнителей чревато самыми серьезными последствиями. Так, диоксид серы, соединяясь с водяными парами, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань. Четкая связь прослеживается между концентрацией диоксида серы в атмосфере крупных городов и возникновением детской легочной патологии. Пыль, содержащая диоксид кремния (SiO2), вызывает тяжелое заболевание легких – силикоз. Оксиды азота раздражают, а в тяжелых случаях – разъедают слизистые оболочки. Особо опасные ситуации возникают, когда в воздухе содержится смесь различных токсических соединений, даже в малых концентрациях; при этом происходит усиление токсичности всей газообразной смеси.
Среди твердых частиц наиболее опасны частицы, размером менее 5 мкм, которые способны задерживаться в альвеолах легких, засорять слизистые оболочки. Примеси в атмосферном воздухе свинца, фосфора, кадмия, мышьяка, кобальта угнетают кроветворную систему, вызывают онкологические заболевания, снижают иммунитет. Пыль, содержащая соединения свинца и ртути, обладает мутагенными свойствами.
Вредные вещества, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей, могут оказывать на организм человека различные негативные влияния, представленные в таблице 1.
Влияние выхлопных газов автомобилей на здоровье человека
Последствия воздействия на организм человека
рефлексы, вызывает сонливость, может быть причиной потери сознания и смерти препятствует абсорбированию кровью кислорода, ослабляет
влияет на кровеносную, нервную и мочеполовую системы, откладывается в костной ткани, поэтому опасен в течение длительного времени
снижают противовирусный иммунитет, раздражают легкие, вызывают бронхит и пневмонию
раздражает слизистую оболочку органов дыхания, вызывает кашель, нарушает работу легких, снижает сопротивляемость простудным заболеваниям, способствует обострению заболеваний сердца, может вызывать бронхит и астматические явления
обладают онкогенностью, нарушают функцию половой системы и вызывают дефекты у новорожденных
Тяжелые последствия для организма человека вызывает смог, ядовитая смесь дыма, тумана и пыли. Различают два типа смога: зимний (лондонский) смог и летний (лос-анжелесский) смог. Лондонский тип смога возникает зимой в крупных промышленных городах при отсутствии ветра и температурной инверсии. Температурная инверсия представляет собой повышение температуры воздуха в определенном слое атмосферы (обычно 300-400 м от поверхности Земли) вместо обычного понижения. При этом нарушается циркуляция воздуха, дым и загрязняющие вещества не могут подняться вверх и не рассеиваются. Нередко возникают туманы. Концентрация оксидов серы и углерода, взвешенной пыли достигает опасных для здоровья человека уровней, приводит к расстройству пищеварения, дыхания, а нередко – и к смерти. Так, в 1952 году в Лондоне от смога погибло более 4 тыс. человек, а около 10 тыс. человек тяжело заболели.
Лос-анжелесский тип смога, или фотохимический смог, возникает летом при интенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, перенасыщенный выхлопными газами автомобилей. При безветрии в этих условиях происходят реакции образования новых высокотоксичных загрязнителей – фотоокисидантов (озона, органических перекисей, нитритов и др.), которые воздействуют на слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, легких и органов зрения. В 1971 году в Токио фотохимический смог вызвал отравление у 28 тыс. человек. В Афинах в дни смога смертность в шесть раз выше, чем в дни с относительно чистой атмосферой.
Антропогенные воздействия на гидросферу
Существование всего живого на земле, и человека в частности, основано на использовании воды. Человечество постоянно увеличивает водопотребление, оказывая на гидросферу огромное многообразное давление. Под загрязнением водоемов понимают снижение их биосферных функций и экологического значения в результате поступления в них вредных веществ. Загрязнение вод проявляется в изменении их физических и химических свойств. Установлено, что более 400 видов веществ могут вызвать загрязнение воды. Различают химические, биологические и физические загрязнители. Среди химических загрязнителей к наиболее распространенным относятся нефть и нефтепродукты, СПАВ (синтетические поверхностно-активные вещества), пестициды, тяжелые металлы и др. К биологическим загрязнителям относятся бактерии, вирусы, водоросли, дрожжевые и плесневые грибы, простейшие. Среди физических загрязнителей особую опасность представляют радиоактивные элементы.
К основным источникам загрязнения поверхностных вод относятся: 1) сброс в водоемы неочищенных сточных промышленных и коммунально-бытовых вод; 2) смыв ядохимикатов осадками; 3) газодымовые выбросы; 4) утечки нефти и нефтепродуктов.