1. Процеси обмiну теплової енергiї. Вплив на органiзм температури. Залежнiсть метаболiзму вiд температури. Концепцiя суми ефективних температур
обмiн органiзм метаболiзм забруднення
У живих органiзмах будь-який процес супроводжується передачею енергiї. Енергiю визначають як здатнiсть робити роботу. Спецiальний роздiл фiзики, що вивчає властивостi й перетворення енергiї в рiзних системах, називається термодинамiкою. Пiд термодинамiчною системою розумiють сукупнiсть об'єктiв, умовно видiлених з навколишнього простору. Термодинамiчнi системи роздiляють на iзольованi, закритi й вiдкритi. Ізольованими називають системи, енергiя й маса яких не змiнюється, тобто вони не обмiнюються з навколишнiм середовищем нi речовиною, нi енергiєю. Закритi системи обмiнюються з навколишнiм середовищем енергiєю, але не речовиною, тому їхня маса залишається постiйної. Вiдкритими системами називають системи, що обмiнюються з навколишнiм середовищем речовиною й енергiєю. З погляду термодинамiки живi органiзми ставляться до вiдкритих систем, тому що головна умова їхнього iснування - безперервний обмiн речовин i енергiї. В основi процесiв життєдiяльностi лежать реакцiї атомiв i молекул, що протiкають вiдповiдно до тих же фундаментальних законiв, якi управляють такими ж реакцiями поза органiзмом [1].
Вiдповiдно до першого закону термодинамiки енергiя не зникає й не виникає знову, а лише переходить iз однiєї форми в iншу. Другий закон термодинамiки затверджує, що вся енергiя, зрештою, переходить у теплову енергiю, i органiзацiя матерiї стає повнiстю неупорядкованою. У бiльше строгiй формi цей закон формулюється так: ентропiя замкнутої системи може тiльки зростати, а кiлькiсть корисної енергiї (тобто тiєї, за допомогою якої може бути зроблена робота) усерединi системи може лише убувати. Пiд ентропiєю розумiють ступiнь невпорядкованостi системи.
Неминуча тенденцiя до зростання ентропiї, супроводжувана настiльки ж неминучим перетворенням корисної хiмiчної енергiї в марну теплову, змушує живi системи захоплювати всi новi порцiї енергiї (їжi), щоб пiдтримувати свiй структурний i функцiональний стан. Фактично здатнiсть витягати корисну енергiю з навколишнього середовища є одним з основних властивостей, якi вiдрiзняють живi системи вiд неживих, тобто безупинно, що йде обмiн, речовин i енергiї є одним з основних ознак живих iстот. Щоб протистояти збiльшенню ентропiї, пiдтримувати свою структуру й функцiї, живих iстот повиннi одержувати енергiю в доступнiй для них формi з навколишнього середовища й повертати в середовище еквiвалентна кiлькiсть енергiї у формi, менш придатної для подальшого використання [1].
Обмiн речовин i енергiї
- це сукупнiсть фiзичних, хiмiчних i фiзiологiчних процесiв перетворення речовин i енергiї в живих органiзмах, а також обмiн речовинами й енергiєю мiж органiзмом i навколишнiм середовищем. Обмiн речовин у живих органiзмiв полягає в надходженнi iз зовнiшнього середовища рiзних речовин, у перетвореннi й використаннi їх у процесах життєдiяльностi й у видiленнi продуктiв, що утворяться, розпаду в навколишнє середовище [2].
називанi шляхами метаболiзму, i можуть включати тисячi рiзноманiтних реакцiй. Цi реакцiї протiкають не хаотично, а в строго певнiй послiдовностi й регулюються безлiччю генетичних i хiмiчних механiзмiв. Метаболiзм можна роздiлити на два взаємозалежних, але разнонаправленных процесу: анаболiзм (асимiляцiя) i катаболiзм (дисимiляцiя) [1].
- це сукупнiсть процесiв бiосинтезу органiчних речовин (компонентiв клiтини й iнших структур органiв i тканин). Вiн забезпечує рiст, розвиток, вiдновлення бiологiчних структур, а також нагромадження енергiї (синтез макроергiв). Анаболiзм полягає в хiмiчнiй модифiкацiї й перебудовi вступникiв з їжею молекул в iншi бiльше складнi бiологiчнi молекули. Наприклад, включення амiнокислот у синтезованi клiтиною бiлки вiдповiдно до iнструкцiї, що втримується в генетичному матерiалi даної клiтини [1].
Катаболiзм з утворенням енергiї. До кiнцевих продуктiв метаболiзму ставляться вода (у людини приблизно 350 мол у день), двоокис вуглецю (близько 230 мол/хв), окис вуглецю (0,007 мол/хв), сечовина (близько 30 г/день), а також iншi речовини, що мiстять азот (приблизно б г/день). Катаболiзм забезпечує витяг хiмiчної енергiї з молекул, що втримуються в їжi, i використання цiєї енергiї на забезпечення необхiдних функцiй. Наприклад, утворення вiльних амiнокислот у результатi розщеплення вступникiв з їжею бiлкiв i наступне окислювання цих амiнокислот у клiтинi з утворенням З2, i Н2ПРО, що супроводжується вивiльненням енергiї [1].
процесiв веде до часткового руйнування тканинних структур. Стан рiвноважного або нерiвновагого спiввiдношення анаболiзму й катаболiзму залежить вiд вiку (у дитячому вiцi переважає анаболiзм, у дорослих звичайно спостерiгається рiвновага, у старечому вiцi переважає катаболiзм), стану здоров'я, виконуваної органiзмом фiзичного або психоемоцiйного навантаження [2].
Перетворення й використання енергiї
У процесi обмiну речовин постiйно вiдбувається перетворення енергiї: енергiя складних органiчних сполук, що надiйшли з їжею, перетворюється в теплову, механiчну й електричну. Людина й тварини одержують енергiю з навколишнього середовища у виглядi потенцiйної енергiї, укладеної в хiмiчних зв'язках молекул жирiв, бiлкiв i вуглеводiв. Всi процеси життєдiяльностi забезпечуються енергiєю за рахунок анаеробного й аеробного метаболiзму. Одержання енергiї без участi кисню, наприклад, глiколiз, (розщеплення глюкози до молочної кислоти) називається анаеробним обмiном. У ходi анаеробного розщеплення глюкози (глiколiзу) або її резервного субстрату глiкогену перетворення 1 моля глюкози в 2 моля лактата приводить до утворення 2 молiв АТФ. Енергiї, що утвориться в ходi анаеробних процесiв, недостатньо для здiйснення активного життя, реакцiї, що вiдбуваються за участю кисню, енергетично бiльше ефективнi. Всi процеси, що генерують енергiю за участю кисню, називаються аеробним обмiном. При окислюваннi складних молекул хiмiчнi зв'язки розриваються, спочатку органiчнi молекули розпадаються до трьохвуглеродних з'єднань, якi включаються в цикл Кребса (цикл лимонної кислоти), а далi окисляються до З2 i Н2О. протони, Що Вивiльнилися в цих реакцiях, i електрони вступають у ланцюг переносу електронiв, у якiй кисень служить кiнцевим акцептором електронiв. Бiологiчне окислювання в сутностi являє собою "згоряння" речовини при низькiй температурi, частина енергiї, що вивiльняється при окислюваннi, запасається у високоенергетичних фосфатних зв'язках аденозинтрiфосфата (АТФ). АТФ є акумулятором хiмiчної енергiї й засобом її переносу, дифундуючи в тi мiсця, де вона потрiбно. Загальна кiлькiсть молекул АТФ, що утворяться при повнiм окислюваннi 1 молячи глюкози до З2, i Н2ПРО, становить 25,5 молей. При повнiм окислюваннi молекули жирiв утвориться бiльша кiлькiсть молiв АТФ, чим при окислюваннi молекули вуглеводiв [2].
Динамiка хiмiчних перетворень, що вiдбуваються в клiтинах, вивчається бiологiчною хiмiєю. Завданням фiзiологiї є визначення загальних витрат речовин i енергiї органiзмом i того, як вони повиннi заповнювати за допомогою повноцiнного харчування. Енергетичний обмiн служить показником загального стану й фiзiологiчної активностi органiзму.
одиниць (СИ) при вимiрi енергетичних величин використовується джоуль (1 ккал= 4,19 кДж).
Кiлькiсть енергiї, видiлюваної при окислюваннi якого-небудь з'єднання, не залежить вiд числа промiжних етапiв його розпаду, тобто вiд того, чи згорiло воно або окислилося в ходi катаболiчних процесiв. Запас енергiї в їжi визначається в колориметричнiй бомбi - замкнутiй камерi, зануреної у водяну лазню. Точно зважену пробу помiщають у цю камеру, наповнену чистим О2
i пiдпалюють. Кiлькiсть енергiї, що видiлилася, визначається по змiнi температури води, що оточує камеру [2].
При окислюваннi вуглеводiв видiляється 17,17 кДж/г (4,1 ккал/г), окислювання 1 г жиру дає 38,96 кДж (9,3 ккал). Запасання енергiї у формi жиру є найбiльш економiчним способом тривалого зберiгання енергiї в органiзмi. Бiлки окисляються в органiзмi не повнiстю. Амiногрупи вiдщеплюются вiд молекули бiлка й виводяться iз сечею у формi сечовини. Тому при спалюваннi бiлка в калориметричнiй бомбi видiляється бiльше енергiї, чим при його окислюваннi в органiзмi: при спалюваннi бiлка в калориметричнiй бомбi видiляється 22,61 кДж/г 5,4 ккал/г), а при окислюваннi в органiзмi - 17,17 кДж/г 4,1 ккал/г). Рiзниця доводиться на ту енергiю, що видiляється при спалюваннi сечовини,
Майже половина всiєї енергiї, одержуваної в результатi катаболiзму, губиться у виглядi тепла в процесi утворення молекул АТФ. М'язове скорочення - процес ще менш ефективний. Близько 80% енергiї, використовуваної при м'язовому скороченнi, губиться у виглядi тепла й тiльки 20% перетворюється в механiчну роботу (скорочення м'яза). Якщо людина не робить роботу, то практично вся енергiя, що їм генерується, губиться у формi тепла. Отже, величина теплопродукцiї є точним вираженням величини обмiну в органiзмi людини [2].
Для визначення кiлькостi затрачуваної органiзмом енергiї застосовують пряму й непряму калориметрiю. Першi прямi вимiри енергетичного обмiну провели в 1788 р. Лавуазьє й Лаплас.
Пряма калориметрiя теплопродукцiї використовуються данi про теплоємнiсть рiдини, її обсязi, що протiкає через камеру за одиницю часу, i рiзницi температур вступника в камеру й рiдини, що випливає [2].
Непряма калориметрiя
заснована на тiм, що джерелом енергiї в органiзмi є окиснi процеси, при яких споживається кисень i видiляється вуглекислий газ. Тому енергетичний обмiн можна оцiнювати, дослiджуючи газообмiн. Найпоширенiшийо спосiб Дугласа-Холдейна, при якому протягом 10-15 мiн збирають видихуваний обстежуваною людиною повiтря в мiшок з повiтронепроникної тканини (мiшок Дугласа). Потiм визначають обсяг видихнутого повiтря й процентний вмiст у ньому ПРО2 i З2. По спiввiдношенню мiж кiлькiстю видiленого вуглекислого газу й кiлькiстю спожитого за даний перiод часу кисню - дихальному коефiцiєнту (ДК) - можна встановити, якi речовини окисляються в органiзмi. ДК при окислюваннi бiлкiв дорiвнює 0,8, при окислюваннi жирiв - 0,7, а вуглеводiв - 1,0. Кожному значенню ДК вiдповiдає певний холеричний еквiвалент кисню, тобто та кiлькiсть тепла, що видiляється при окислюваннi якої-небудь речовини на кожний лiтр поглиненого при цьому кисню. Кiлькiсть енергiї на одиницю споживаного 02 залежить вiд типу речовин, що окисляються в органiзмi. Калоричний еквiвалент кисню при окислюваннi вуглеводiв дорiвнює 21 кДж на 1 л 02 (5 ккал/л), бiлкiв - 18,7 кДж (4,5 ккал), жирiв - 19,8 кДж (4,74 ккал) [2].
обсяг кровотока - всi вони вiдбивають витрати енергiї. Однак цi показники недостатньо точнi.
Швидкiсть метаболiзму
Мiнливiсть температури тягне за собою вiдповiднi змiни швидкостi обмiнних реакцiй. Оскiльки динамiка температури тiла пойкилотермных органiзмiв визначається змiнами температури середовища iнтенсивнiсть метаболiзму також виявляється в прямiй залежностi вiд зовнiшньої температури. Швидкiсть споживання кисню, зокрема, при швидкi змiни температури слiд за цими змiнами, збiльшуючи при пiдвищеннi її i зменшуючи при зниженнi. То ж вiдноситься i до iнших фiзiологiчних функцiй: частота серцебиття, iнтенсивнiсть травлення i т. д. У рослин в залежностi вiд температури змiнюються темпи надходження води i поживних речовин через корiння: пiдвищення температури до певної межi збiльшує проникнiсть протоплазми для води. Показано, що при пониженнi температури вiд 20 до 0'С поглинання води корiнням зменшується на 60 - 70%. Як i у тварин, пiдвищення температури викликає у рослин посилення дихання [2].
Останнiй приклад показує, що вплив температури не прямолiнiйно: по досягненнi певного порогу стимуляцiя процесу змiнюється його придушенням. Це загальне правило, таке, що пояснюється наближенням до зонi порогу нормального життя.
У тварин залежнiсть вiд температури досить помiтно виражена в змiнах активностi, яка вiдображає сумарну реакцiю органiзму i у пойкилотермных форм самим iстотно залежить вiд температурних умов. Добре вiдомо, що комахи, ящiрки i багато iншi тварини найбiльш рухливi в теплу пору доби та в теплi днi, тодi як за прохолодної погоди вони стають млявими, мало. Початок їх активної дiяльностi визначається швидкiстю розiгрiвання органiзму, залежить вiд температури середовища вiд прямого сонячного опромiнення. Рiвень рухливостi активних тварин в принципi також пов'язаний з навколишнього температурою, хоча у найбiльш активних форм цей зв'язок може "маскуватися" ендогенної теплопродукцией, пов’язаної з роботою мускулатури [1].
Основний обмiн
обмiн [00] - це мiнiмальнi для бадьорого органiзму витрати енергiї, певнi в строго контрольованих стандартних умовах [1]:
1. при комфортнiй температурi ( 18-20 градусiв тепла);
2. у положеннi лежачи (але обстежуваний не повинен спати);
4. натще, тобто через 12- 16 год послу останнього прийому їжi.
Основний обмiн залежить вiд пiдлоги, вiку, росту й маси тiла людини. Величина основного обмiну в середньому становить 1 ккал в 1 год на 1 кг маси тiла. У чоловiкiв у добу основний обмiн приблизно дорiвнює 1700 ккал, у жiнок основний обмiн на 1 кг маси тiла приблизно на 10% менше, нiж у чоловiкiв, у дiтей вiн бiльше, нiж у дорослих, i зi збiльшенням вiку поступово знижується.
Добова витрата енергiї
Добова витрата енергiї в здорової людини значно перевищує величину основного обмiну й складається з наступних компонентiв: основного обмiну; робочого збiльшення, тобто енерговитрат, пов'язаних з виконанням тої або iншої роботи; специфiчного-динамiчної дiї їжi. Сукупнiсть компонентiв добової витрати енергiї становить робочий обмiн. М'язова робота iстотно змiнює iнтенсивнiсть обмiну. Нiж iнтенсивнiше виконувана робота, тим вище витрати енергiї. Ступiнь енергетичних витрат при рiзнiй фiзичнiй активностi визначається коефiцiєнтом фiзичної активностi - вiдношенням загальних енерговитрат на всi види дiяльностi в добу до величини основного обмiну. По цьому принципi все населення дiлиться на 5 груп [1].
| Група |
Особливостi професiї |
Коефiцiєнт фiзичної активностi |
|
| Перша |
Розумова праця |
1,4 |
9799 - 10265(2100 - 2450) |
| Друга |
Легка фiзична праця |
1,6 |
|
| Третя |
Фiзична праця середньої ваги |
1,9 |
|
|
|
2,2 |
14246 - 16131(3400 - 3850) |
| П'ята |
Особливо важка фiзична праця |
2,5 |
16131 - 17598(3850 - 4200) |
Для людей, що виконують легку роботу сидячи, потрiбно 2400 - 2600 ккал у добу, що працюють iз бiльшим м'язовим навантаженням, потрiбно 3400 - 3600 ккал, що виконують важку м'язову роботу - 4000-5000 ккал i вище. У тренованих спортсменiв при короткочасних iнтенсивних вправах величина робочого обмiну може в 20 разiв перевершувати основний обмiн. Споживання кисню при фiзичному навантаженнi не вiдбиває загальної витрати енергiї, тому що частина її витрачається на глiколiз (анаеробний) i не вимагає витрати кисню. Рiзниця мiж потребою в 02 i його споживанням становить енергiю, одержувану в результатi анаеробного розпаду, i називається кисневим боргом. Споживання 0^ i пiсля закiнчення м'язової роботи залишається високим, тому що в цей час вiдбувається повернення кисневого боргу. Кисень затрачається на перетворення головного побiчного продукту анаеробного метаболiзму - молочної кислоти в пiровиноградну, на фосфорилювання енергетичних з'єднань i вiдновлення запасiв 02 у м'язовому мiоглобiнi [1].
майже на 10% нижче основного обмiну. Рiзниця мiж пильнуванням у станi спокою й сном пояснюється тим, що пiд час сну м'язи розслабленi. При гiперфункцiї щитовидної залози основний обмiн пiдвищується, а при гiпофункцiї - знижується. Зниження основного обмiну вiдбувається при недостатностi функцiй полових залоз i гiпофiза.
з повним спокоєм. Однак якщо розумова активнiсть супроводжується емоцiйним збудженням, енерговитрати можуть бути помiтно бiльшими. Пережите емоцiйне збудження може викликати протягом декiлькох наступних днiв пiдвищення обмiну на 11 -19% [2].
в рiзних вiддiлах шлунково-кишкового тракту, а також усмоктування цих речовин у кров i лiмфу.
Другим етапом обмiну є транспорт живильних речовин i кисню кров'ю до тканин i тi складнi хiмiчнi перетворення речовин, якi вiдбуваються в клiтинах. У них одночасно здiйснюються розщеплення живильних речовин до кiнцевих продуктiв метаболiзму, синтез ферментiв, гормонiв, складових частин цитоплазми. Розщеплення речовин супроводжується видiленням енергiї, що використовується для процесiв синтезу й забезпечення роботи кожного органа й органiзму в цiлому [2].
Перетворення бiлкiв, жирiв, вуглеводiв, мiнеральних речовин i води вiдбувається в тiснiй взаємодiї один з одним [1].
Вплив клiматичних чинникiв на органiзм людини
Температура
- один з важливих абiотичних чинникiв, що впливають на всi фiзiологiчнi функцiї всiх живих органiзмiв. Температура на земнiй поверхнi залежить вiд географiчної широти i висоти над рiвнем моря, а також пори року. Для людини в легкому одязi комфортною буде температура повiтря + 19…20о
С, без одягу - + 28…31о
С. Що вiдбувається з людським органiзмом, коли температурнi параметри змiнюються? В цьому випадку вiн виробляє специфiчнi реакцiї пристосування щодо кожного чинника, тобто адаптується. Адаптацiя - це процес пристосування до умов середовища [3].
Адаптацiя i терморегуляцiя
. Терморегуляцiю забезпечує основнi холодовi i тепловi рецептори шкiри. При рiзних температурних впливах сигнали в центральну нервову систему поступають не окремих рецепторiв, а вiд цiлих зон шкiри, так званих рецепторних полiв, розмiри яких непостiйнi i залежать вiд температури тiла i навколишнього середовища. Температура тiла в бiльшому або меншому ступенi впливає на весь органiзм (на всi органи i системи). Спiввiдношення температури зовнiшнього середовища i температури тiла визначає характер дiяльностi системи терморегуляцiї. Температура навколишнього середовища переважно нижче за температуру тiла. Внаслiдок цього мiж середовищем i органiзмом людини постiйно вiдбувається обмiн теплом завдяки його вiддачi поверхнею тiла i через дихальнi шляхи в оточуючий простiр. Цей процес прийнято називати тепловiддачею. Утворення ж тепла в органiзмi людини в результатi окислювальних процесiв називають тепловiддачею. В станi спокою при нормальному самопочуттi величина теплоутворення дорiвнює величинi тепловiддачi. В жаркому або холодному клiматi, при фiзичних навантаженнях органiзму, захворюваннях, стресi i т. д. Рiвень теплоутворення i тепловiддача може змiнюватися [3].
Адаптацiя до низької температури
. Умови, при яких органiзм людини адаптується до холоду, можуть бути рiзними (наприклад, робота в неопалювальних примiщеннях, холодильних установках, на вулицi взимку). При цьому дiя холоду не постiйна, а чергуючи з нормальним для органiзму людини температурним режимом. Адаптацiя в таких умовах виражена нечiтко. В першi днi, реагуючи на низьку температуру, теплоутворення зростає неекономно, тепловiддача ще недостатньо обмежена. Пiсля адаптацiї процеси теплоутворення стають бiльш iнтенсивними, а тепловiддача знижується. Інакше вiдбувається адаптацiя до умов життя в пiвнiчних широтах, де на людину впливають не тiльки низькi температури, але i властивi цим широтам режим освiтлення i рiвень сонячної радiацiї [3].
Унаслiдок роздратування холодових рецепторiв змiнюються рефлекторнi реакцiї, регулюючi збереження тепла: звужуються кровоноснi судини шкiри, що на третину зменшує тепловiддачу органiзму. Важливо щоб процеси т теплоутворення i тепловiддача були збалансованими. Переважання тепловiддачi над теплоутворенням приводить до пониження температури тiла i порушення функцiй органiзму. При температурi тiла 35о Із спостерiгається порушення психiки. Подальше пониження температури сповiльнює сприйняття органiзмом температури впливає також вогкiсть. При пiдвищенiй вогкостi температура повiтря здається бiльшою.
Адаптацiя до дiї високої температури.
Висока температура може впливати на органiзм людини в штучних i природних умовах. В першому випадку мається на увазi робота в примiщеннях з високою температурою чергуюча з перебуванням в умовах комфортної температури. Висока температура середовища порушує тепловi рецептори, iмпульси яких включають рефлекторнi реакцiї, направленi на пiдвищення тепловiддачi. При цьому розширяються судини шкiри, швидшає рух кровi по судинах теплопровiднiсть периферичних тканин збiльшується в 5-6 разiв. Якщо для пiдтримки теплової рiвноваги цiєї недостатньо, пiдвищується температура шкiри i починається рефлекторний випiт - найефективнiший спосiб вiддачi тепла [3].
Вплив на органiзм людини екологiчних чинникiв чином впливають на органiзм, називають екологiчними чинниками. За походженням i характеру дiї екологiчними чинниками дiляться на абiотичнi, бiотичнi i антропiчнi [4].
Вiдвiку вiдомо, як важливо для хворого свiже повiтря, теплий клiмат, чиста вода. Проблема взаємостосункiв людини i природи, гармонiя мiж суспiльством i навколишнiм середовищем завжди була актуальною. Бiльшiсть геронтологiв (учених якi працюють над проблемою довголiття), бiологiв, екологiв i лiкарiв-клiнiцистiв вважає, що людський органiзм може i повинен нормально функцiонувати бiльше 100 рокiв. Здоров'я, бiологiчна i моральна досконалiсть кожної людини значною мiрою залежить вiд стану соцiального i природного середовища його життя. Комплексний вплив життєвих компонентiв повинен утворювати оптимальнi екологiчнi умови для iснування людини. Таким чином, бiологiчне майбутнє людства залежить, перш за все, вiд того, наскiльки йому вдасться зберегти основнi природнi параметри, якi забезпечують повноцiнне життя - певний газовий склад атмосфери, чистоту прiсної i морської води, грунту, флори i фауни, сприятливий тепловий режим в бiосферi, низький радiацiйний фон на Землi. Демографiчна ситуацiя в свiтi - одна з найважливiших проблем сучасностi. Науку про народонаселення називають демографiєю. Вона вивчає змiну чисельностi населення, територiальне розмiщення i склад, розкриває закономiрностi оновлення [3].
Характерна межа сучасного розвитку суспiльства - урбанiзацiя - концентрацiя об'єктiв промисловостi i населення у великих мiстах. Але цей процес вiдбувається настiльки швидко, що навколишнє середовище великих мiст вже не в змозi повнiстю задовольняти всi бiологiчнi i соцiальнi потреби людей. Це, перш за все забруднення повiтря i води рiзними промисловими i побутовими вiдходами; надмiрнi звуковi навантаження; клiматичний дискомфорт; недостатня кiлькiсть зелених насаджень. Так, шумове забруднення утворюють стукiт потягiв гул лiтакiв, будiвельної технiки, шум заводських цехiв, автотранспорту, побутової технiки. Тривалi збiльшенi шумовi навантаження нерiдко приводять до зниження слуху, роздратування, втрати сну i iнших порушень нормальної дiяльностi органiзму. Небезпечний рiвень шуму для органiзму людини створює також гучна музика. В даний час проекти забудови мiст розробляють з урахуванням карти мiського шуму. Планують об'їзнi дороги для автотранспорту, а також транспортнi розв'язки усерединi мiст, трамваї замiнюють тролейбусами. Велику увагу надають максимальному захисту мiкрорайонiв, окремих будинкiв, учбових закладiв, лiкарень дитячих садiв, бiблiотек. Для регулювання шумового режиму використовують природнi i штучнi «екрани», зеленi насадження. Передбачаються також перенесення пiд землю деяких будов, наприклад гаражiв, пiдстанцiй, автобаз i т. д. Розробляються транспортнi засоби з мiнiмальним рiвнем шумового забруднення. Будiвництво нових i реконструкцiя старих мiст сприяє полiпшенню умов життя i здоров'я населення. Для цього доцiльно зупинити зростання великих мiст, слiд проектувати мiста з меншою кiлькiстю населення. Науковий пiдхiд до мiстобудування повинен враховувати максимальну охорону навколишнього середовища. Формування мiського ландшафту має два аспекти: утворення сприятливих санiтарно-гiгiєнiчних умов i просторову органiзацiю будiвництва житла. Пошуки рацiональних способiв розселення людей цiкавлять багато архiтекторiв якi дослiджують можливостi розмiщення мiст, як на поверхнi, так i пiд землею, пропонують освоєння Свiтового океану акваполiсами (плавучими мiстами), створюють моделi космiчних селищ [3].
Сучасне мiсто розширюють, захоплюючи новi земельнi дiлянки, придатнi для сiльськогосподарського виробництва. Одним з можливих шляхiв зростання мiст буде їх просторовий розвиток по вертикалi. Перспективне науково обгрунтоване будiвництво просторових структур мiста на основi дослiджень бiонiки з використанням гнучких конструкцiй вертикальних форм будов. Вони надiйнi i здатнi витримати динамiчнi навантаження. Пiдземне будiвництво передбачає розмiщення в першому ярусi пiшохiдних переходiв, торгових крапок, побутових служб, гаражiв, стоянок; в другому - автомобiльних розв'язок, пересадкових вузлiв. На третьому, глибинному ярусi розмiститися метрополiтен. Таке мiсто майбутнього забезпечить чистий, без вихлопних газiв, повiтря, працюватимуть кондицiонери, очисники повiтря, пристрої для освiтлення i опалювання. Все це створює нормальнi умови для короткочасного перебування там людини. Необхiдно визнати, що екологiчна ситуацiя в багатьох мiстах України украй незадовiльна. Це, перш за все, торкається великих промислових мiст Пiвдня (Запорiжжя, Днiпропетровська, Донецької областi) де забруднення навколишнього середовища унаслiдок дiяльностi промислових пiдприємств досягло дуже високих показникiв. Наша столиця - мiсто Київ до недавнiх часiв була еталоном екологiчно чистого мiста. Проте останнiм часом, особливо пiсля катастрофи на Чорнобильськiй атомнiй електростанцiї, вона занесена в список 70 мiст миру яким загрожує екологiчна небезпека i клiмат, пожити в гiрськiй або сiльськiй мiсцевостi, бiля лiсу або моря. З вiдкриттям в сучаснiй медицинi ефективних препаратiв природнi чинники не втратили свого оздоровчого значення. Порушення природної рiвноваги приводить до розбалансування цiлiсної системи «людина - навколишнє середовище». Забруднення повiтря, води, грунту, продуктiв харчування, шумовi навантаження, стресовi ситуацiї в результатi прискореного ритму життя, негативно вiдображаються на здоров'я людини як фiзичному, так i психiчному [4].
2. Способи боротьби з забрудненням повiтря вихлопними газами автомобiлiв
Вихлопний газ
(газ, що вiдходить) — вiдпрацьоване в двигунi робоче тiло. Є продуктами окислення i неповного згоряннявуглеводiвпального. Викиди вихлопних газiв — основна причина перевищеннядопустимих концентрацiйтоксичних речовин iканцерогенiв в атмосферi великих мiст, утворення смогiв, якi є частою причиною отруєння в замкнутих просторах [5].
Стимулом до скорочення обсягiв передбачається зацiкавленiсть у скороченнi витрати палива (велика стаття витрат у автомобiльному транспортi):
- Колосальний вплив на кiлькiсть викидiв (не рахуючи спалювання палива i часу) грає органiзацiя руху
автомобiлiв у мiстi (значна частина викидiв вiдбувається в пробках i на свiтлофорах). При вдалiй органiзацiї можливе застосування менш потужних двигунiв, при невисоких (економiчних) промiжних швидкостях [6].
- Істотно знизити вмiст вуглеводнiв у вiдходять газах, бiльш нiж в 2 рази, можливо застосуванням в якостi палива
попутних нафтових (пропан,бутан), абоприродного
газу
- Крiм складу палива, на токсичнiсть впливає стан та налаштування двигуна
(особливо дизельного — викиди сажi можуть збiльшуватися до 20 разiв i карбюраторного — до 1,5-2 разiв змiнюються викиди оксидiв азоту) [6].
- Значно знизити викиди (знижено витрату палива) в сучасних
двигунiв з iнжекторним живленнямстабiльної збiдненої сумiшшю неетильованого бензину з установкою каталiзатора,газових двигунах, агрегатах з нагнiтачами i охолоджувачами повiтря, застосуваннямгiбридного приводу. Однак подiбнi конструкцiї сильно здорожують автомобiлi.
- Випробуванняпоказали, що ефективний спосiб зниження викидiв оксидiв азоту (до 90%) i в цiлому токсичних газiв -
.
Вважається, що поширення подiбних норм на райони з нормальною екологiчною обстановкою може створювати зайвi витрати [5, 6].
Перелiк використаної лiтератури
2. Електронний ресурс: http://fiziologiya.narod.ru/energy.html
4. Електронний ресурс: http://school.xvatit.com/index.php?title=Тепловийстантiл._Температуратiла._Вимiрюваннятемператури._Внутрiшняенергiятаспособиїїзмiни._Теплообмiн._Видитеплопередачi
5. Електронний ресурс: http://uk.wikipedia.org/wiki/Вихлопнiгази
6. Електронний ресурс:http://www.npblog.com.ua/index.php/ekologiya/fotohimichnij-smog.html
|
