|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
|
|
Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Эколого-медицинский мониторингСтр 1 из 5Следующая ⇒
Эколого-медицинский мониторинг Лекция 4 Влияние неблагоприятных факторов окружающей среды на активность функциональных систем организма и общие методические проблемы создания системы мониторинга здоровья населения Вопросы:
Теория и методология мониторинга окружающей среды. Существующая система хозяйствования привела окружающую среду к катастрофическому экологическому состоянию. В связи с этим проблема надлежащего контроля загрязнения окружающей среды приобретает особую актуальность. Решение ее возлагается на систему государственного мониторинга окружающей природной среды. Мониторинг (от лат. monitor – контролируемый, предупреждающий) – это система наблюдений, анализа и прогнозирования состояния ОС для подготовки управленческих решений по улучшению ее состояния и охраны. Служба мониторинга создана во многих странах. В 1988 организован Всемирный центр мониторинга охраны природы (ВЦМОП). Мониторинг как область экологической науки основывается на общих экологических законах и взаимодействует с естественными, географическими и техническими науками. Целью мониторинга ОС является управление качеством компонентов окружающей среды. Мониторинг ОС предусматривает выполнение следующих задач: – наблюдение за факторами влияния на окружающую среду; – оценка фактического состояния окружающей среды; – прогнозирование состояния окружающей среды; – определение объема антропогенной нагрузки на ОС; – выявление факторов и источников загрязнения ОС; – определение критических ситуаций, нарушающих экологическую безопасность;
Блок-схема мониторинга ОС.
Окружающая среда (ОС) – это живая и неживая природа, окружающая человека и обеспечивающая ему нормальные условия функционирования. Живая природа – это животный и растительный мир, микроорганизмы и бактерии, а так же человек. Неживая природа – это косные фрагменты геосферы (атмосфера, литосфера, гидросфера), а также техносфера – искусственно созданная человеком сфера: дома, заводы, сооружения и т. д. Антропогенные факторы – формы хозяйственной деятельности человека, которые влияют на организмы, экосистемы и окружающую среду в целом. Фоновые показатели ОС представляют собой показания количества и качества (засоленность воды, радиоактивность, содержание тяжелых металлов в почве и т. д.) что представляют собой среднестатистические показатели по земному шару. Предметом мониторинга ОС является экологическое обоснование перспектив и усовершенствование системы мониторинга окружающей среды, а также оценка фактического и прогнозированного ее состояния. Объект исследования– окружающая среда и ее компоненты в зависимости от уровня и целей исследования. К компонентам окружающей среды относят: атмосферу, гидросферу, литосферу, техносферу а также флору и фауну. Состояние компонентов окружающей среды может оцениваться как на количественном, так и на качественном уровне. Для каждого из этих компонентов существует определенное число показателей, по которым контролируется состояние окружающей среды. Для атмосферы это содержание CO, CO2, SO2, NOx . Для литосферы – наличие органики (гумуса), кислотность, содержание солей и тяжелых металлов и т. д. Для гидросферы – в зависимости от хозяйственного использования воды контролируется жесткость, кислотность, бактериальный состав, цветность, насыщенность тяжелыми металлами, присутствие поверхностно-активных веществ (ПАВ) и т. д. Техносфера характеризуется, как правило, влиянием на вышеперечисленные сферы. Растительный и животный мир характеризуется видовым разнообразием и количеством той или иной популяции. Состояние здоровья в системе мониторинга изучается с целью оценки влияния загрязненных компонентов окружающей среды на человеческую популяцию, как в целом, так и применительно к конкретной территории. Среднее содержание химических элементов в почве называются Кларками.Значительные превышения значений Кларков на отдельных территориях называется аномалиями. Кларк в почве: Pb – 35 мг/кг. Радиационный фон от 7 – 10 мР/ч до 15 мР/ч. Предельное загрязнение компонентов окружающей среды носят название ПДК (предельно-допустимые концентрации). Таблица 1. – Среднесуточная ПДК для воздуха населенных пунктов, в мг/м3воздуха.
Таблица 2. – ПДК для питьевой воды мг/л
Таблица 3. – Среднесуточная ПДК для почв, мг/м3.
Виды наблюдения за окружающей средой Все виды наблюдения за окружающей средой подразделяются на прямые и косвенные. Прямые виды осуществляются путем непосредственного отбора проб из окружающей среды с последующим лабораторным анализом. При косвенных же видах наблюдаются не сами загрязнители, а их воздействия. Косвенные виды в свою очередь делятся на: - дистанционные; - расчетные; - прогнозные. К косвенным методам относятся также дистанционное наблюдение, которое, как правило, ориентирует параметр ОС по которому косвенно судят о ее состоянии. Наибольшее распространение эти методы получили в связи с развитием космической техники. Украина самостоятельно или совместно с Россией (Океан) запускает космические аппараты, в том числе и для наблюдения за окружающей средой.
МОНИТОРИНГ АТМОСФЕРЫ Антропогенная деятельность приводит к значительным изменениям атмосферного воздуха, и с каждым историческим этапом ее масштабы возрастают, становясь одной из глобальных проблем. С целью ограничения вредных выбросов в атмосферу и внедрению современных методов очистки воздуха необходимо проводить мониторинг его состояния. Методы и оборудование для оценки загрязнения атмосферного воздуха
Лабораторные исследования проводят с использованием хроматографических, масс-спектральных, спектральных и электрохимических методов анализа загрязнения воздуха. Пробы отбирают аспирационным способом и способом заполнения воздухом посуды ограниченного объема. Для определения класса опасности предприятия при отсутствии значений среднесуточных концентраций используют значения максимально разовых ПДК, уменьшенных в 10 раз. После установки категории опасности предприятия проводят уточнение санитарно-защитной зоны на основе расстояния формирования концентраций загрязнителей и розы ветров по формуле: На основе рассчитанных значений формируют таблицу:
Пункты наблюдений Пункт наблюдений представляет собой место на водоеме или водотоке, где проводится комплекс работ для получения данных про количественные и качественные характеристики воды. Пункты наблюдений целесообразно размещать ниже населенных пунктов в местах сброса сточных вод отдельных предприятий и животноводческих комплексов, водохранилищ, орошаемых или осушаемых земель, а также конечных створах рек. Пункты наблюдения делятся на 4 категории. Первая категория размещается на водотоках и водохранилищах, что представляют особую ценность для народнохозяйственного значения. Пункты наблюдения второй категории размещают на водных объектах, что находятся в районах промышленных городов и сел с централизованным водопотреблением, а также в местах отдыха и сброса коллекторно-дренажных вод с полей. Пункты наблюдения третей категории размещают на водных объектах с незначительной антропогенной нагрузкой. А четвертой – на незагрязненных территориях в т.ч. заповедниках и заказниках. Обратная вода – сточная, сброшена или дренажная вода, что возвращается с помощью технических и хозяйственных устройств обратно в водоем. Створ пункта назначения – условный поперечный разрез водоема или водотока, где проводится комплекс робот по получению информации о качестве воды. Вертикаль створа – условная вертикальная линия от водной поверхности до дна водотока, на которой осуществляются исследования по получению информации о качестве воды. Первая вертикаль размещается на расстоянии не менее 500 м. от берега или сброса обратных вод, последнюю за границей зоны загрязнения. Горизонт створа – зона на вертикале где выполняется комплекс исследований по получению информации о качестве воды. Количество горизонтов на вертикали зависит от ее глубины. Для глубины 5 м – 1 горизонт, для глубины 5 – 10 м. – два горизонта и для глубины более 10 м – три горизонта: возле поверхности, посередине и возле дна. Рациональное размещение пунктов наблюдения дает возможность получить достоверную информацию, которая может быть использована как с практической, так и с теоретической целью.
Программы наблюдений за гидрологическими показателями
Цель и задачи исследования для разных видов водотоков решаются с помощью разных методов и программ наблюдения. Программа наблюдений – теоретически и экспериментально обоснованное количество показателей, и последовательность исследований, что дают возможность получить полную и точную информацию о качестве воды в нужное время в нужном месте. Выбор программы зависит от категории пункта наблюдения. Эти программы делятся на обязательную, сокращенную-1, сокращенную-2, сокращенную-3. Наблюдения за химическим составом воды проводят по стандартным и специальным наблюдениям.
На большинстве водоемов отбор проб проводят 7 раз в год: во время прилива – на подъеме, максимуме и спаде; во время летнего отлива – при наименьшем уровне и при дождевом паводке, осенью перед замерзанием и во время зимнего отлива. Качество воды оценивается путем сравнения гидрохимических показателей отобранных проб с установленными номами качества воды. Таким образом определяется уровень загрязнения воды, ее качества и способности к водопотреблению.
Оценка качества воды Для решения задач по охране воды, необходима обобщенная информация о ее состоянии. Оценка и классификация качества воды основывается на системе контрольных показателей, по которым оценивают исследуемую воду. При оценке качества воды используют единичные, непрямые и комплексные показатели. Комплексная оценка дает наиболее точную и объективную информацию. Комплексная оценка загрязненности поверхностных вод – информация про загрязнение или про качество воды, выраженная с помощью определенных систем показателей, которые сравниваются с критериями качества воды или нормами для определенного вида водопользования. Все загрязняющие вещества по характеру их негативного влияния делятся на 4 класса опасности: чрезвычайно опасные, высоко опасные, опасные, умеренно опасные. Экологически безопасными считаются воды, для которых одновременно выполняются такие условия: - для веществ третьего и четвертого класса опасности: С< =ПДК - для веществ второго и первого класса опасности: Качество воды в определенной точке оценивают сравнивая максимальную концентрацию вредного вещества с его ПДК. По системе экологической оценки качества воды существует 8 категорий качества: 1 – отличная, 2 – хорошая, 3 – достаточно хорошая, 4 – удовлетворительная, 5 – посредственная, 6 – плохая, 7 – очень плохая, 8 – слишком плохая. По степени загрязнения качество воды делят на: 1 – очень чистая, 2 – чистая, 3 – довольно чистая, 4 – слабо загрязненная, 5 – умеренно загрязненная, 6 – сильно загрязненная, 7 – грязная, 8 – очень грязная. Экологическая оценка качества может быть основная и ориентировочная и основная. Результаты экологической оценки качества поверхностных вод подают в виде таблиц, графиков и карт, что отображают как обобщенную экологическую информацию так и качество воды по отдельным группам показателей. Оценка проводится не только для определения уровня загрязненности воды, а и для прогнозирования изменений ее состояния. МОНИТОРИНГ ЗЕМЕЛЬ Развитие промышленности, особенно сельскохозяйственного производства, вызывает негативные изменениям в окружающей среде, а именно деградацию почв, их загрязнение минеральными удобрениями и пестицидами и нарушение гидрологического режима. Все эти изменения приводят к снижению плодородия почв и ухудшению качества урожая. В последнее время площадь сельхозугодий значительно снизилась из-за того, что техногенная трансформация почв превышает темпы естественного почвообразования. Именно поэтому возникает необходимость в организации службы мониторинга земель.
На процесс формирования почвы влияют следующие факторы: климат, рельеф, характеристика флоры и фауны, состав почвообразующих пород и время. Основным показателем качества почв является их плодородие. Для сравнительной оценки плодородия почв по их естественным особенностям проводится бонитировка. В Украине этот показатель изменяется от 22 до 31 бала для дерново-подзолистых почв и до 65 – 100 балов для черноземов. Бонитет почвы является одним из самых важных показателей в земельном паспорте. В состав почвы входят следующие компоненты: минеральная основа (неорганика) 50 – 60%, органические вещества (гумус, перегной) до 10%, воздух 15 – 25% и вода до 25 – 35%. Гумус образуется в результате жизнедеятельности микроорганизмов, а также их разложении. При этом почва обогащается углекислым газом, соединениями азота и другими веществами. По этому показателю земные угодья делят на продуктивные, малопродуктивные и непродуктивные земли. Земельный фонд Украины составляет около 60, 4 млн. га, при этом распаханность территории составляет 57, 1%, что превышает экологически-обоснованные нормы. Основными причинами ухудшения качества земель являются как природные бедствия (вулканы, землетрясения, затопления) так и антропогенные факторы (нарушение севооборота, вырубка лесов, нарушение мелиорации, чрезмерный выпас скота, загрязнение почв разными веществами). Основными источниками химического загрязнения почв являются: выбросы предприятий и автотранспорта, а также химические способы защиты растений и минеральные удобрения. В результате деятельности предприятий на земную поверхность попадает ежегодно около 150 тыс.т. меди, 122 тыс.т. цинка, 90 тыс.т. свинца, 12 тыс.т. никеля, 1500 т. молибдена, 800 т. кобальта, 31 т. ртути. Суперфосфатные заводы загрязняют почву пылью, что содержит железо, медь, мышьяк, свинец и фтор. Химическое загрязнение грунтов вызывает серию негативных явлений: - увеличение грунтовой эрозии; - изменение состава грунта; - снижение воздухо и водопроницаемости; - торможение процессов трансформации азота; - окисление почвы; - угнетение активности почвенных микрокомпонентов. Учитывая, что почвенный покров сильнее изменяется под действием антропогенных факторов основные мероприятия по охране земель направлены на снижение влияния антропогенной нагрузки. Ритмограмма Ритмограмма (ритмокардиограмма, интервалограмма) - вариационный ряд межсистолических интервалов, изображенный в виде отрезков прямой, с общим началом для каждого из них на оси абсцисс. По оси ординат отложены значения продолжительности сердечного цикла, по оси абсцисс - порядковые номера цикла (рис.2 «Ритмограмма здорового человека. Участок РКГ, содержащий 500 R-R интервалов.». Как правило, изменения продолжительности кардиоинтервалов производят между характерными точками ЭКГ, например вершинами зубцов R. К таким точкам предъявляют ряд требований: устойчивость от комплекса к комплексу, легкость выделения, связь с желудочковым комплексом ЭКГ. В ряде работ в качестве источника информации о продолжительности кардиоинтервалов использовались реограмма (отражающая изменения наполнения кровью органов) и пульсооксиметрическая кривая (отражающая тот же процесс). Для проведения анализа существенна точность отсчетов: Стандарты [13] определяют, что точность измерений ЭКГ должна соответствовать точности клинической диагностической аппаратуры, а ручная коррекция длительностей кардиоинтервалов не влияет на результаты лишь при визуальном анализе ритмограммы. Верхний край ритмограммы на представляет прямой линии: он содержит регулярные (соответствующие стационарным процессам) и нерегулярные (отражают нестационарные процессы) подъемы и спады. При нарушениях сердечного ритма (экстрасистолия, тахикардия, нарушения проведения и т. д.) ритмограмма также приобретает характерные для каждого из нарушений черты. Существенен способ обработки нарушений сердечного ритма. Наибольшую проблему составляют экстрасистолы и артефакты записи аппаратного или биологического происхождения. Один из подходов - продолжительностью исключать из рассмотрения пред- и постэкстрасистолический кардиоинтервалы. В связи с этим Стандарты [13] предлагают использовать понятие NN- интервалов (normal-to-normal), который определяется как все интервалы между последовательными комплексами QRS, вызванные деполяризацией синусового узла. В некоторых исследованиях к NN- интервалам относят все, обусловленные деполяризации основного водителя ритма при аномалиях источника ритма. Другой подход основан на поиске на ритмограмме участка, состоящего только из NN- интервалов, необходимой для анализа продолжительности (единица измерения которой - число интервалов) и исключение из анализа всех фрагментов меньшей продолжительности. Поскольку ритмограмма представляет собой временной ряд, его естественно анализировать статистическими методами или спектральным анализом. Но и визуальный (качественный) анализ ритмограмм представляет интерес, особенно при исследовании нестационарных процессов.
Спектральный анализ. Для выявления и оценки периодических составляющих сердечного ритма более эффективен спектральный анализ, поскольку учитывает динамику изменения кардиоинтервалов. На ритмограмме нетрудно выявить несколько периодически повторяющихся волн. Вклад каждой из этих частот в структуру ритма оценивается при помощи анализа фурье, результатом которого является построение графика зависимости мощности колебания от их частоты. Обычно на ритмограмме легко различимы три вида волн с частатой колебания (рис. 4 «Спектральный анализ интервалограмм»): * 0, 12 -0, 28 Гц (короткие волны - SW) с периодом 2 - 10 сек.; * 0, 04 - 0, 12 Гц (средние волны - MW) с периодом 10 - 30 сек.; * < 0, 04 Гц (длинные волны - LW) с периодом > 30 сек. Первые два вида волн обусловлены, соответственно, вагусным и симпатическим влиянием на сердечный ритм. Они легко различимы, так как имеют различную периодичность из-за значительного отличия в скорости поведения импульсов по парасимпатическим и симпатическим волокнам. Третий вид волн, с низкочастотными колебаниями концентрации активных веществ гуморальных сред, влияющих на потенциал действия пейсмейкера синусового узла. Графически спектр сердечного ритма принято представлять на графике зависимости мощности колебаний (по оси ординат) от частоты колебаний (по оси абсцисс). Пики на спектрограмме соответствуют дыхательным волнам, медленным волнам первого порядка, медленным волнам второго порядка. В зависимости от выраженности дыхательных и не дыхательных периодических составляющих соответственно изменяется и характер спектра. Так как максимальный период колебаний, выявленных с помощью спектрального анализа, не может быть больше половины длины анализируемого ряда, то все значения частот ниже определенной величины суммируются в определенной точке оси абсцисс. При анализе короткой записи (Стандарты [13] рекомендуют пятиминутную продолжительность записи) в спектре выделяют три компонента: HF - высокочастотный (0, 15 - 0, 4 Гц) - связан с дыхательными движениями и отражает вагусный контроль сердечного ритма; LF - низкочастотный (0, 04 - 0, 15 Гц) - имеет смешанное представление и связан как с вагусным, так и с симпатическим контролем ритма сердца; VLF - очень низкочастотный (< 0, 04 Гц), который не учитывается. Помимо амплитуды компонентов, определяют также TF - общую мощность спектра, отражающую суммарную активность вегетативных воздействий на сердечный ритм и LF/HF - отношение мощностей низких частот к мощности высоких, значение которого свидетельствует о балансе симпатических и парасимпатических влияний [12, 13]. Показатели измеряются в мсек.2 но могут также измеряться в нормализованных единицах (n. u.). При анализе 24 - часовой записи ЭКГ выделяют 4 составляющих спектра: высокочастотные волны - HF - (0, 15 - 0, 4 Гц) определяющейся парасимпатическим влиянием на сердце, а также барорецепторным рефлексом; очень низкие частоты - VLF - (0, 0033 - 0, 04 Гц) и волны ультронизкой частоты - ULF - (10-5 -0, 033 Гц)- отражающие действие многих факторов, в том числе сосудистого тонуса, системы терморегуляции и ренин-ангиотензиновой системы [1, 16, 13].
Эколого-медицинский мониторинг |
Последнее изменение этой страницы: 2017-05-05; Просмотров: 53; Нарушение авторского права страницы