1. Процесиобміну теплової енергії. Вплив на організм температури. Залежність метаболізмувід температури. Концепція суми ефективних температур
обмінорганізм метаболізм забруднення
У живих організмах будь-який процес супроводжується передачеюенергії. Енергію визначають як здатність робити роботу. Спеціальний розділфізики, що вивчає властивості й перетворення енергії в різних системах,називається термодинамікою. Під термодинамічною системою розуміють сукупністьоб'єктів, умовно виділених з навколишнього простору. Термодинамічні системирозділяють на ізольовані, закриті й відкриті. Ізольованими називають системи,енергія й маса яких не змінюється, тобто вони не обмінюються з навколишнімсередовищем ні речовиною, ні енергією. Закриті системи обмінюються знавколишнім середовищем енергією, але не речовиною, тому їхня маса залишаєтьсяпостійної. Відкритими системами називають системи, що обмінюються з навколишнімсередовищем речовиною й енергією. З погляду термодинаміки живі організмиставляться до відкритих систем, тому що головна умова їхнього існування — безперервний обмін речовин і енергії. В основі процесів життєдіяльності лежатьреакції атомів і молекул, що протікають відповідно до тих же фундаментальнихзаконів, які управляють такими ж реакціями поза організмом [1].
Відповідно до першого закону термодинаміки енергія не зникаєй не виникає знову, а лише переходить із однієї форми в іншу. Другий законтермодинаміки затверджує, що вся енергія, зрештою, переходить у тепловуенергію, і організація матерії стає повністю неупорядкованою. У більше строгійформі цей закон формулюється так: ентропія замкнутої системи може тількизростати, а кількість корисної енергії (тобто тієї, за допомогою якої може бутизроблена робота) усередині системи може лише убувати. Під ентропією розуміютьступінь невпорядкованості системи.
Неминуча тенденція до зростання ентропії, супроводжувананастільки ж неминучим перетворенням корисної хімічної енергії в марну теплову,змушує живі системи захоплювати всі нові порції енергії (їжі), щоб підтримуватисвій структурний і функціональний стан. Фактично здатність витягати кориснуенергію з навколишнього середовища є одним з основних властивостей, яківідрізняють живі системи від неживих, тобто безупинно, що йде обмін, речовин іенергії є одним з основних ознак живих істот. Щоб протистояти збільшеннюентропії, підтримувати свою структуру й функції, живих істот повинні одержуватиенергію в доступній для них формі з навколишнього середовища й повертати всередовище еквівалентна кількість енергії у формі, менш придатної дляподальшого використання [1].
Обмін речовин і енергії — це сукупність фізичних, хімічних іфізіологічних процесів перетворення речовин і енергії в живих організмах, атакож обмін речовинами й енергією між організмом і навколишнім середовищем.Обмін речовин у живих організмів полягає в надходженні із зовнішньогосередовища різних речовин, у перетворенні й використанні їх у процесахжиттєдіяльності й у виділенні продуктів, що утворяться, розпаду в навколишнєсередовище [2].
Всі речовини, що відбуваються в організмі перетворення, іенергії об'єднані загальною назвою — метаболізм (обмін речовин). На клітинномурівні ці перетворення здійснюються через складні послідовності реакцій,називані шляхами метаболізму, і можуть включати тисячі різноманітних реакцій.Ці реакції протікають не хаотично, а в строго певній послідовності йрегулюються безліччю генетичних і хімічних механізмів. Метаболізм можнарозділити на два взаємозалежних, але разнонаправленных процесу: анаболізм(асиміляція) і катаболізм (дисиміляція) [1].
Анаболізм — це сукупність процесів біосинтезу органічних речовин (компонентів клітини йінших структур органів і тканин). Він забезпечує ріст, розвиток, відновленнябіологічних структур, а також нагромадження енергії (синтез макроергів).Анаболізм полягає в хімічній модифікації й перебудові вступників з їжею молекулв інші більше складні біологічні молекули. Наприклад, включення амінокислот усинтезовані клітиною білки відповідно до інструкції, що втримується вгенетичному матеріалі даної клітини [1].
Катаболізм — це сукупність процесів розщепленняскладних молекул до більше простих речовин з використанням частини з них яксубстрати для біосинтезу й розщепленням іншої частини до кінцевих продуктівметаболізму з утворенням енергії. До кінцевих продуктів метаболізму ставлятьсявода (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 іншіречовини, що містять азот (приблизно б г/день). Катаболізм забезпечує витягхімічної енергії з молекул, що втримуються в їжі, і використання цієї енергіїна забезпечення необхідних функцій. Наприклад, утворення вільних амінокислот урезультаті розщеплення вступників з їжею білків і наступне окислювання цихамінокислот у клітині з утворенням З2, і Н2ПРО, що супроводжується вивільненняменергії [1].
Процеси анаболізму й катаболізму перебувають в організмі встані динамічної рівноваги. Перевага анаболічних процесів над катаболічнимиприводить до росту, нагромадженню маси тканин, а перевага катаболічних процесівведе до часткового руйнування тканинних структур. Станрівноважного або нерівновагого співвідношення анаболізму й катаболізму залежитьвід віку (у дитячому віці переважає анаболізм, у дорослих звичайноспостерігається рівновага, у старечому віці переважає катаболізм), стануздоров'я, виконуваної організмом фізичного або психоемоційного навантаження [2].
Перетворенняй використання енергії
У процесі обміну речовин постійно відбувається перетворенняенергії: енергія складних органічних сполук, що надійшли з їжею, перетворюєтьсяв теплову, механічну й електричну. Людина й тварини одержують енергію знавколишнього середовища у вигляді потенційної енергії, укладеної в хімічнихзв'язках молекул жирів, білків і вуглеводів. Всі процеси життєдіяльностізабезпечуються енергією за рахунок анаеробного й аеробного метаболізму.Одержання енергії без участі кисню, наприклад, гліколіз, (розщеплення глюкозидо молочної кислоти) називається анаеробним обміном. У ході анаеробногорозщеплення глюкози (гліколізу) або її резервного субстрату глікогенуперетворення 1 моля глюкози в 2 моля лактата приводить до утворення 2 молівАТФ. Енергії, що утвориться в ході анаеробних процесів, недостатньо дляздійснення активного життя, реакції, що відбуваються за участю кисню,енергетично більше ефективні. Всі процеси, що генерують енергію за участюкисню, називаються аеробним обміном. При окислюванні складних молекул хімічнізв'язки розриваються, спочатку органічні молекули розпадаються дотрьохвуглеродних з'єднань, які включаються в цикл Кребса (цикл лимонноїкислоти), а далі окисляються до З2 і Н2О. протони, Що Вивільнилися в цихреакціях, і електрони вступають у ланцюг переносу електронів, у якій кисеньслужить кінцевим акцептором електронів. Біологічне окислювання в сутності являєсобою «згоряння» речовини при низькій температурі, частина енергії,що вивільняється при окислюванні, запасається у високоенергетичних фосфатнихзв'язках аденозинтріфосфата (АТФ). АТФ є акумулятором хімічної енергії йзасобом її переносу, дифундуючи в ті місця, де вона потрібно. Загальнакількість молекул АТФ, що утворяться при повнім окислюванні 1 молячи глюкози доЗ2, і Н2ПРО, становить 25,5 молей. При повнім окислюванні молекули жирівутвориться більша кількість молів АТФ, чим при окислюванні молекули вуглеводів[2].
Динаміка хімічних перетворень, що відбуваються в клітинах,вивчається біологічною хімією. Завданням фізіології є визначення загальнихвитрат речовин і енергії організмом і того, як вони повинні заповнювати задопомогою повноцінного харчування. Енергетичний обмін служить показникомзагального стану й фізіологічної активності організму.
Одиниця виміру енергії, звичайно застосовувана в біології ймедицині, — калорія (кал). Вона визначається як кількість енергії, необхіднедля підвищення температури 1 г води на 1°С. У Міжнародній системіодиниць (СИ) при вимірі енергетичних величин використовується джоуль (1 ккал=4,19 кДж).
Енергетичнийеквівалент їжі
Кількість енергії, виділюваної при окислюванні якого-небудьз'єднання, не залежить від числа проміжних етапів його розпаду, тобто від того,чи згоріло воно або окислилося в ході катаболічних процесів. Запас енергії вїжі визначається в колориметричній бомбі — замкнутій камері, зануреної у водянулазню. Точно зважену пробу поміщають у цю камеру, наповнену чистим О2і підпалюють. Кількість енергії, що виділилася, визначається по змінітемператури води, що оточує камеру [2].
При окислюванні вуглеводів виділяється 17,17 кДж/г (4,1ккал/г), окислювання 1 г жиру дає 38,96 кДж (9,3 ккал). Запасання енергії уформі жиру є найбільш економічним способом тривалого зберігання енергії ворганізмі. Білки окисляються в організмі не повністю. Аміногрупи відщеплюютсявід молекули білка й виводяться із сечею у формі сечовини. Тому при спалюваннібілка в калориметричній бомбі виділяється більше енергії, чим при йогоокислюванні в організмі: при спалюванні білка в калориметричній бомбі виділяється22,61 кДж/г 5,4 ккал/г), а при окислюванні в організмі — 17,17 кДж/г 4,1ккал/г). Різниця доводиться на ту енергію, що виділяється приспалюванні сечовини,
Визначеннярівня метаболізму
Майже половина всієї енергії, одержуваної в результатікатаболізму, губиться у вигляді тепла в процесі утворення молекул АТФ. М'язовескорочення — процес ще менш ефективний. Близько 80% енергії, використовуваноїпри м'язовому скороченні, губиться у вигляді тепла й тільки 20% перетворюєтьсяв механічну роботу (скорочення м'яза). Якщо людина не робить роботу, топрактично вся енергія, що їм генерується, губиться у формі тепла. Отже,величина теплопродукції є точним вираженням величини обміну в організмі людини[2].
Для визначення кількості затрачуваної організмом енергіїзастосовують пряму й непряму калориметрію. Перші прямі виміри енергетичногообміну провели в 1788 р. Лавуазьє й Лаплас.
Пряма калориметріяполягає в безпосередньому вимірі тепла, виділюваного організмом. Для цьоготварина або людина міститься в спеціальну герметичну камеру, по трубах, щопроходить через неї, протікає вода. Для обчислення теплопродукціївикористовуються дані про теплоємність рідини, її обсязі, що протікає черезкамеру за одиницю часу, і різниці температур вступника в камеру й рідини, що випливає[2].
Непряма калориметріязаснована на тім, що джерелом енергії в організмі є окисні процеси, при якихспоживається кисень і виділяється вуглекислий газ. Тому енергетичний обмінможна оцінювати, досліджуючи газообмін. Найпоширенішийо спосіб Дугласа-Холдейна,при якому протягом 10-15 мін збирають видихуваний обстежуваною людиною повітряв мішок з повітронепроникної тканини (мішок Дугласа). Потім визначають обсягвидихнутого повітря й процентний вміст у ньому ПРО2 і З2. По співвідношенню міжкількістю виділеного вуглекислого газу й кількістю спожитого за даний періодчасу кисню — дихальному коефіцієнту (ДК) — можна встановити, які речовиниокисляються в організмі. ДК при окислюванні білків дорівнює 0,8, приокислюванні жирів — 0,7, а вуглеводів — 1,0. Кожному значенню ДК відповідаєпевний холеричний еквівалент кисню, тобто та кількість тепла, що виділяєтьсяпри окислюванні якої-небудь речовини на кожний літр поглиненого при цьомукисню. Кількість енергії на одиницю споживаного 02 залежить від типу речовин,що окисляються в організмі. Калоричний еквівалент кисню при окислюваннівуглеводів дорівнює 21 кДж на 1 л 02 (5 ккал/л), білків — 18,7 кДж (4,5 ккал),жирів — 19,8 кДж (4,74 ккал) [2].
Для непрямого визначення інтенсивності обміну можуть бутивикористані деякі фізіологічні параметри, пов'язані зі споживанням кисню:частота подихів і вентиляційний обсяг, частота скорочень серця й хвилиннийобсяг кровотока — всі вони відбивають витрати енергії. Однак ціпоказники недостатньо точні.
Швидкість метаболізму
Мінливість температури тягне за собою відповідні змінишвидкості обмінних реакцій. Оскільки динаміка температури тіла пойкилотермныхорганізмів визначається змінами температури середовища інтенсивністьметаболізму також виявляється в прямій залежності від зовнішньої температури.Швидкість споживання кисню, зокрема, при швидкі зміни температури слід за цимизмінами, збільшуючи при підвищенні її і зменшуючи при зниженні. То жвідноситься і до інших фізіологічних функцій: частота серцебиття, інтенсивністьтравлення і т. д. У рослин в залежності від температури змінюються темпинадходження води і поживних речовин через коріння: підвищення температури допевної межі збільшує проникність протоплазми для води. Показано, що припониженні температури від 20 до 0'С поглинання води корінням зменшується на 60- 70%. Як і у тварин, підвищення температури викликає у рослин посиленнядихання [2].
Останній приклад показує, що вплив температури непрямолінійно: по досягненні певного порогу стимуляція процесу змінюється йогопридушенням. Це загальне правило, таке, що пояснюється наближенням до зоніпорогу нормального життя.
У тварин залежність від температури досить помітно виражена взмінах активності, яка відображає сумарну реакцію організму і у пойкилотермныхформ самим істотно залежить від температурних умов. Добре відомо, що комахи,ящірки і багато інші тварини найбільш рухливі в теплу пору доби та в теплі дні,тоді як за прохолодної погоди вони стають млявими, мало. Початок їх активноїдіяльності визначається швидкістю розігрівання організму, залежить відтемператури середовища від прямого сонячного опромінення. Рівень рухливостіактивних тварин в принципі також пов'язаний з навколишнього температурою, хочау найбільш активних форм цей зв'язок може «маскуватися» ендогенноїтеплопродукцией, пов’язаної з роботою мускулатури [1].
Основнийобмін
Інтенсивність енергетичного обміну значно варіює й залежитьвід багатьох факторів. Тому для порівняння енергетичних витрат у різних людейбула уведена умовна стандартна величина — основний обмін. Основний обмін [00] — це мінімальні для бадьорого організму витрати енергії, певні в строгоконтрольованих стандартних умовах [1]:
1. при комфортній температурі (18-20 градусів тепла);
2. у положенні лежачи (алеобстежуваний не повинен спати);
3. у стані емоційного спокою,тому що стрес підсилює метаболізм;
4. натще, тобто через 12- 16 годпослу останнього прийому їжі.
Основний обмін залежить від підлоги, віку, росту й маси тілалюдини. Величина основного обміну в середньому становить 1 ккал в 1 год на 1 кгмаси тіла. У чоловіків у добу основний обмін приблизно дорівнює1700 ккал, у жінок основний обмін на 1 кг маси тіла приблизно на 10% менше, ніжу чоловіків, у дітей він більше, ніж у дорослих, і зі збільшенням вікупоступово знижується.
Добовавитрата енергії
Добова витрата енергії в здорової людини значно перевищуєвеличину основного обміну й складається з наступних компонентів: основногообміну; робочого збільшення, тобто енерговитрат, пов'язаних з виконанням тоїабо іншої роботи; специфічного-динамічної дії їжі. Сукупність компонентівдобової витрати енергії становить робочий обмін. М'язова робота істотно змінюєінтенсивність обміну. Ніж інтенсивніше виконувана робота, тим вище витратиенергії. Ступінь енергетичних витрат при різній фізичній активностівизначається коефіцієнтом фізичної активності — відношенням загальнихенерговитрат на всі види діяльності в добу до величини основного обміну. Поцьому принципі все населення ділиться на 5 груп [1].Група Особливості професії Коефіцієнт фізичної активності Добова витрата енергії, кДж (ккал) Перша Розумова праця 1,4 9799 — 10265(2100 — 2450) Друга Легка фізична праця 1,6 10475 — 11732(2500 — 2800) Третя Фізична праця середньої ваги 1,9 12360 — 13827(2950 — 3300) Четверта Важка фізична праця 2,2 14246 — 16131(3400 — 3850) П'ята Особливо важка фізична праця 2,5 16131 — 17598(3850 — 4200)
Для людей, що виконують легку роботу сидячи, потрібно 2400 — 2600 ккал у добу, що працюють із більшим м'язовим навантаженням, потрібно 3400- 3600 ккал, що виконують важку м'язову роботу — 4000-5000 ккал і вище. Утренованих спортсменів при короткочасних інтенсивних вправах величина робочогообміну може в 20 разів перевершувати основний обмін. Споживання кисню прифізичному навантаженні не відбиває загальної витрати енергії, тому що частинаїї витрачається на гліколіз (анаеробний) і не вимагає витрати кисню. Різницяміж потребою в 02 і його споживанням становить енергію, одержувану в результатіанаеробного розпаду, і називається кисневим боргом. Споживання 0^ і післязакінчення м'язової роботи залишається високим, тому що в цей час відбуваєтьсяповернення кисневого боргу. Кисень затрачається на перетворення головногопобічного продукту анаеробного метаболізму — молочної кислоти в піровиноградну,на фосфорилювання енергетичних з'єднань і відновлення запасів 02 у м'язовомуміоглобіні [1].
Прийом їжі підсилює енергетичний обмін (специфічна динамічнадія їжі). Білкова їжа підвищує інтенсивність обміну на 25 — 30%, а вуглеводи йжири — на 10% або менше. Під час сну інтенсивність метаболізму майже на 10%нижче основного обміну. Різниця між пильнуванням у стані спокою й сномпояснюється тим, що під час сну м'язи розслаблені. При гіперфункції щитовидноїзалози основний обмін підвищується, а при гіпофункції — знижується. Зниженняосновного обміну відбувається при недостатності функцій полових залоз ігіпофіза.
При розумовій праці енерговитрати значно нижче, ніж прифізичному. Навіть дуже інтенсивна розумова праця, якщо він не супроводжуєтьсярухами, викликає підвищення витрат енергії лише на 2 — 3% у порівнянні з повнимспокоєм. Однак якщо розумова активність супроводжується емоційним збудженням,енерговитрати можуть бути помітно більшими. Пережите емоційне збудження можевикликати протягом декількох наступних днів підвищення обміну на 11 -19% [2].
Обмінречовин
Обмін речовин починається з надходження живильних речовин ушлунково-кишковий тракт і повітря в легені.
Першим етапом обміну речовин є ферментативні процесирозщеплення білків, жирів і вуглеводів до розчинних у воді амінокислот, моно- ідисахаридів, гліцерину, жирних кислот і інших з'єднань, що відбуваються врізних відділах шлунково-кишкового тракту, а також усмоктування цих речовин укров і лімфу.
Другим етапом обміну є транспорт живильних речовин і киснюкров'ю до тканин і ті складні хімічні перетворення речовин, які відбуваються вклітинах. У них одночасно здійснюються розщеплення живильних речовин докінцевих продуктів метаболізму, синтез ферментів, гормонів, складових частинцитоплазми. Розщеплення речовин супроводжується виділенням енергії, щовикористовується для процесів синтезу й забезпечення роботи кожного органа йорганізму в цілому [2].
Третім етапом є видалення кінцевих продуктів розпаду ізклітин, їхній транспорт і виділення бруньками, легенями, потовими залозами йкишечником.
Перетворення білків, жирів, вуглеводів, мінеральних речовин іводи відбувається в тісній взаємодії один з одним [1].
Впливкліматичних чинників на організм людини
Температура — один з важливих абіотичнихчинників, що впливають на всі фізіологічні функції всіх живих організмів.Температура на земній поверхні залежить від географічної широти і висоти надрівнем моря, а також пори року. Для людини в легкому одязі комфортною будетемпература повітря + 19…20оС, без одягу — + 28…31оС. Щовідбувається з людським організмом, коли температурні параметри змінюються? Вцьому випадку він виробляє специфічні реакції пристосування щодо кожногочинника, тобто адаптується. Адаптація — це процес пристосування до умов середовища[3].
Адаптаціяі терморегуляція. Терморегуляцію забезпечує основні холодові і теплові рецептори шкіри.При різних температурних впливах сигнали в центральну нервову системупоступають не окремих рецепторів, а від цілих зон шкіри, так званих рецепторнихполів, розміри яких непостійні і залежать від температури тіла і навколишньогосередовища. Температура тіла в більшому або меншому ступені впливає на весьорганізм (на всі органи і системи). Співвідношення температури зовнішньогосередовища і температури тіла визначає характер діяльності системитерморегуляції. Температура навколишнього середовища переважно нижче затемпературу тіла. Внаслідок цього між середовищем і організмом людини постійновідбувається обмін теплом завдяки його віддачі поверхнею тіла і через дихальнішляхи в оточуючий простір. Цей процес прийнято називати тепловіддачею.Утворення ж тепла в організмі людини в результаті окислювальних процесівназивають тепловіддачею. В стані спокою при нормальному самопочутті величинатеплоутворення дорівнює величині тепловіддачі. В жаркому або холодному кліматі,при фізичних навантаженнях організму, захворюваннях, стресі і т.д. Рівеньтеплоутворення і тепловіддача може змінюватися [3].
Адаптаціядо низької температури. Умови, при яких організм людини адаптується до холоду,можуть бути різними (наприклад, робота в неопалювальних приміщеннях,холодильних установках, на вулиці взимку). При цьому дія холоду не постійна, ачергуючи з нормальним для організму людини температурним режимом. Адаптація втаких умовах виражена нечітко. В перші дні, реагуючи на низьку температуру,теплоутворення зростає неекономно, тепловіддача ще недостатньо обмежена. Післяадаптації процеси теплоутворення стають більш інтенсивними, а тепловіддачазнижується. Інакше відбувається адаптація до умов життя в північних широтах, дена людину впливають не тільки низькі температури, але і властиві цим широтамрежим освітлення і рівень сонячної радіації [3].
Унаслідокроздратування холодових рецепторів змінюються рефлекторні реакції, регулюючізбереження тепла: звужуються кровоносні судини шкіри, що на третину зменшуєтепловіддачу організму. Важливо щоб процеси т теплоутворення і тепловіддачабули збалансованими. Переважання тепловіддачі над теплоутворенням приводить допониження температури тіла і порушення функцій організму. При температурі тіла35о Із спостерігається порушення психіки. Подальше пониження температурисповільнює сприйняття організмом температури впливає також вогкість. Припідвищеній вогкості температура повітря здається більшою.
Здоров'я людини взначній мірі залежить від погодних умов. Наприклад, взимку люди частішехворіють на простудні, легеневі захворювання, грип, ангіну [3].
Адаптаціядо дії високої температури. Висока температура може впливати на організм людини в штучнихі природних умовах. В першому випадку мається на увазі робота в приміщеннях звисокою температурою чергуюча з перебуванням в умовах комфортної температури.Висока температура середовища порушує теплові рецептори, імпульси якихвключають рефлекторні реакції, направлені на підвищення тепловіддачі. При цьомурозширяються судини шкіри, швидшає рух крові по судинах теплопровідністьпериферичних тканин збільшується в 5-6 разів. Якщо для підтримки тепловоїрівноваги цієї недостатньо, підвищується температура шкіри і починаєтьсярефлекторний випіт — найефективніший спосіб віддачі тепла [3].
Впливна організм людини екологічних чинників. Всі чинники навколишньогосередовища діють на живі організми по-різному. Одні з них забезпечують нимжиття, інші — шкодять, треті — можуть бути байдужий для них. Чинникисередовища, тим або іншим чином впливають на організм, називають екологічнимичинниками. За походженням і характеру дії екологічними чинниками діляться наабіотичні, біотичні і антропічні [4].
Відвікувідомо, як важливо для хворого свіже повітря, теплий клімат, чиста вода.Проблема взаємостосунків людини і природи, гармонія між суспільством інавколишнім середовищем завжди була актуальною. Більшість геронтологів (ученихякі працюють над проблемою довголіття), біологів, екологів ілікарів-клініцистів вважає, що людський організм може і повинен нормальнофункціонувати більше 100 років. Здоров'я, біологічна і моральна досконалістькожної людини значною мірою залежить від стану соціального і природногосередовища його життя. Комплексний вплив життєвих компонентів повиненутворювати оптимальні екологічні умови для існування людини. Таким чином,біологічне майбутнє людства залежить, перш за все, від того, наскільки йомувдасться зберегти основні природні параметри, які забезпечують повноцінне життя- певний газовий склад атмосфери, чистоту прісної і морської води, грунту,флори і фауни, сприятливий тепловий режим в біосфері, низький радіаційний фонна Землі. Демографічна ситуація в світі — одна з найважливіших проблем сучасності.Науку про народонаселення називають демографією. Вона вивчає зміну чисельностінаселення, територіальне розміщення і склад, розкриває закономірності оновлення[3].
Характернамежа сучасного розвитку суспільства — урбанізація — концентрація об'єктівпромисловості і населення у великих містах. Але цей процес відбуваєтьсянастільки швидко, що навколишнє середовище великих міст вже не в змозі повністюзадовольняти всі біологічні і соціальні потреби людей. Це, перш за всезабруднення повітря і води різними промисловими і побутовими відходами;надмірні звукові навантаження; кліматичний дискомфорт; недостатня кількістьзелених насаджень. Так, шумове забруднення утворюють стукіт потягів гуллітаків, будівельної техніки, шум заводських цехів, автотранспорту, побутовоїтехніки. Тривалі збільшені шумові навантаження нерідко приводять до зниженняслуху, роздратування, втрати сну і інших порушень нормальної діяльностіорганізму. Небезпечний рівень шуму для організму людини створює також гучнамузика. В даний час проекти забудови міст розробляють з урахуванням картиміського шуму. Планують об'їзні дороги для автотранспорту, а також транспортнірозв'язки усередині міст, трамваї замінюють тролейбусами. Велику увагу надаютьмаксимальному захисту мікрорайонів, окремих будинків, учбових закладів,лікарень дитячих садів, бібліотек. Для регулювання шумового режимувикористовують природні і штучні «екрани», зелені насадження. Передбачаютьсятакож перенесення під землю деяких будов, наприклад гаражів, підстанцій,автобаз і т.д. Розробляються транспортні засоби з мінімальним рівнем шумовогозабруднення. Будівництво нових і реконструкція старих міст сприяє поліпшеннюумов життя і здоров'я населення. Для цього доцільно зупинити зростання великихміст, слід проектувати міста з меншою кількістю населення. Науковий підхід домістобудування повинен враховувати максимальну охорону навколишньогосередовища. Формування міського ландшафту має два аспекти: утвореннясприятливих санітарно-гігієнічних умов і просторову організацію будівництважитла. Пошуки раціональних способів розселення людей цікавлять багатоархітекторів які досліджують можливості розміщення міст, як на поверхні, так іпід землею, пропонують освоєння Світового океану акваполісами (плавучимимістами), створюють моделі космічних селищ [3].
Сучаснемісто розширюють, захоплюючи нові земельні ділянки, придатні длясільськогосподарського виробництва. Одним з можливих шляхів зростання міст будеїх просторовий розвиток по вертикалі. Перспективне науково обгрунтованебудівництво просторових структур міста на основі досліджень біоніки звикористанням гнучких конструкцій вертикальних форм будов. Вони надійні іздатні витримати динамічні навантаження. Підземне будівництво передбачаєрозміщення в першому ярусі пішохідних переходів, торгових крапок, побутовихслужб, гаражів, стоянок; в другому — автомобільних розв'язок, пересадковихвузлів. На третьому, глибинному ярусі розміститися метрополітен. Таке містомайбутнього забезпечить чистий, без вихлопних газів, повітря, працюватимуть кондиціонери,очисники повітря, пристрої для освітлення і опалювання. Все це створюєнормальні умови для короткочасного перебування там людини. Необхідно визнати,що екологічна ситуація в багатьох містах України украй незадовільна. Це, першза все, торкається великих промислових міст Півдня (Запоріжжя,Дніпропетровська, Донецької області) де забруднення навколишнього середовищаунаслідок діяльності промислових підприємств досягло дуже високих показників.Наша столиця — місто Київ до недавніх часів була еталоном екологічно чистогоміста. Проте останнім часом, особливо після катастрофи на Чорнобильськійатомній електростанції, вона занесена в список 70 міст миру яким загрожуєекологічна небезпека і клімат, пожити в гірській або сільській місцевості, білялісу або моря. З відкриттям в сучасній медицині ефективних препаратів природнічинники не втратили свого оздоровчого значення. Порушення природної рівновагиприводить до розбалансування цілісної системи «людина — навколишнє середовище».Забруднення повітря, води, грунту, продуктів харчування, шумові навантаження,стресові ситуації в результаті прискореного ритму життя, негативновідображаються на здоров'я людини як фізичному, так і психічному [4].
2. Способиборотьби з забрудненням повітря вихлопними газами автомобілів
Вихлопнийгаз (газ, що відходить) — відпрацьоване в двигуні робоче тіло. Єпродуктами окислення і неповного згоряння вуглеводів пального. Викиди вихлопних газів — основнапричина перевищення допустимихконцентрацій токсичних речовин і канцерогенів в атмосфері великих міст,утворення смогів, які є частою причиною отруєння в замкнутих просторах [5].
Кількістьщо виділяються в атмосферу автомобілями забруднюючих речовин визначається масовим викидом газів і складом газів, що відходять [5].
Стимуломдо скорочення обсягів передбачається зацікавленість у скороченні витрати палива(велика стаття витрат у автомобільному транспорті):
— Колосальнийвплив на кількість викидів (не рахуючи спалювання палива і часу) грає організаціяруху автомобілів у місті (значначастина викидів відбувається в пробках і на світлофорах). При вдалійорганізації можливе застосування менш потужних двигунів, при невисоких(економічних) проміжних швидкостях [6].
— Істотнознизити вміст вуглеводнів у відходять газах, більш ніж в 2 рази, можливозастосуванням в якості палива попутнихнафтових (пропан, бутан), або природного газу, при тому, щоголовний недолік природного газу – низький запас ходу, для міста не настількизначущий.
— Крімскладу палива, на токсичність впливає стан та налаштування двигуна (особливо дизельного — викиди сажі можутьзбільшуватися до 20 разів і карбюраторного — до 1,5-2 разів змінюються викидиоксидів азоту) [6].
— Значнознизити викиди (знижено витрату палива) в сучасних конструкціях двигунів з інжекторним живленням стабільної збідненої сумішшю неетильованогобензину з установкою каталізатора, газовихдвигунах, агрегатах з нагнітачами і охолоджувачами повітря, застосуванням гібридного приводу. Однак подібніконструкції сильно здорожують автомобілі.
— Випробування показали, що ефективний спосіб зниженнявикидів оксидів азоту (до 90%) і в цілому токсичних газів — уприскування вкамеру згоряння води.
Вважається,що поширення подібних норм на райони з нормальною екологічною обстановкою можестворювати зайві витрати[5, 6].
Переліквикористаної літератури
1. Електронний ресурс: badis.narod.ru/home/nauka/fiziologya/fizov_stm.html
2. Електронний ресурс: fiziologiya.narod.ru/energy.html
3. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько.Физиология человека.
4. Електронний ресурс: school.xvatit.com/index.php?title=Тепловий_стан_тіл._Температура_тіла._Вимірювання_температури._Внутрішня_енергія_та_способи_її_зміни._Теплообмін._Види_теплопередачі
5. Електронний ресурс: uk.wikipedia.org/wiki/Вихлопні_гази
6. Електронний ресурс: www.npblog.com.ua/index.php/ekologiya/fotohimichnij-smog.html