Влияние показателей климата и погодных явлений крупных городов на психофизиологическое состояние человека

Введение . Существенной особенностью крупных городов является то, что в них неуклонно возрастает дифференциация концентраций загрязнения в различных районах. Периферийные районы, как правило, имеют невысокий уровень концентрации загрязнения. В зонах крупных промышленных предприятий она резко увеличивается. И, как не странно, увеличение уровня концентрации отмечается в центральных районах промышленных крупных городов, так как там атмосферный воздух на несколько градусов выше, чем в периферийных. Это приводит к появлению над центром городов восходящих воздушных потоков, засасывающих загрязненный воздух из промышленных районов. Также крупные города имеют интенсивное движение автотранспорта, выбросы которого усугубляют загрязнение атмосферного воздуха [1, 2, 3, 4, 12, 16].

Для Красноярска характерен резко континентальный климат умеренного пояса Евразии. Этот тип климата характеризуется резкими сезонными и внутрисезонными колебаниями климата как продолжительной зимой, так и коротким летом. Котловинный характер рельефа территории, на которой расположен г. Красноярск, усиливает долина р. Енисей со сложной системой речных террас и водоразделов ее притоков. Река Енисей делит город на две части и в ее долине аккумулируется загрязненный атмосферный воздух [5, 6, 8, 9, 13, 14].

Изучение климата городов имеет большое практическое значение, так как без учета климатических особенностей невозможно правильное планирование и ведение городского хозяйства, проектирование строительства. В то же время представляют интерес не только данные об основных метеорологических факторах, но и их сочетаниях, определяющих дискомфортность людей к внешней среде. Главным критерием этого является оптимальное психофизиологическое состояние человека.

Цель исследований . Проведение мониторинга климатоэкологического состояния города Красноярска и оценка его влияния на самочувствие человека.

Материалы и методы исследований . В процессе изучения проблемы были подробно изучены государственные доклады о состоянии и охране окружающей среды Красноярского края за 2010 г., данные государственной статистической отчетности (воздушная среда) и справочников по климату, касающихся солнечной радиации, температуры воздуха и почвы.

Основной метод исследования – экологический мониторинг – позволяет анализировать изменения состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов. Мониторинг атмосферного воздуха – это система наблюдений за состоянием атмосферного воздуха, его загрязнения и за происходящими в нем природными явлениями. Экологомедицинский мониторинг является одной из тематических областей системы наблюдений окружающей среды.

Результаты исследований и их обсуждение . Экологическое благополучие территории определяют качество жизни человека и уровень его здоровья [7, 10, 11, 15, 18]. Исследования являются частью экологомедицинского мониторинга Красноярского края.

Влияние солнечной радиации на организм человека . Санитарно-гигиеническая роль солнечной радиации в жизни человека имеет большое значение. Наиболее эффективна и ценна ультрафиолетовая часть спектра. Человек, систематически подвергающий кожу солнечному свету, легче переносит колебания окружающей температуры, более устойчив к различным заболеваниям.

Резкая континентальность климата способствует тому, что по числу ясных дней и продолжительности солнечного сияния Красноярск превосходит районы европейской части России на тех же широтах.

Наиболее благоприятный период для принятия солнечных процедур в г. Красноярске летом (табл. 1). Однако кожу следует постепенно приучать к действию солнечных лучей. Летом при ясном небе прямая и суммарная радиация могут достигать наибольшей интенсивности (0,91–0,85 кВт/м). Такая напряженность солнечной радиации при положительных температурах создает дополнительную нагрузку на терморегуляторный аппарат человека. В такие дни не рекомендуется долго находиться на солнце, особенно детям.

Годовая температура воздуха в г. Красноярске, оС

Таблица 1

Показатель	Месяц
	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Среднемесячная, температура	-18,3	-15,9	-7,9	1,7	9,1	16,4	19,4	16,2	9,6	1,6	-9,1	-16,6
Абсолютный максимум	6	8	17	32	35	38	40	36	33	25	14	10
Абсолютный минимум	-51	-44	-39	-24	-17	-3	0?3	-2	-12	-33	-47	-48

В процессе увеличения промышленного производства выбросов пыли и копоти происходит загрязнение атмосферы, уменьшается поступление солнечной радиации, что довольно часто приводит к тому, что из-за недостатка солнечной радиации у многих детей диагностируется рахит. В частности, в Красноярске более 30 % детей зарегистрированы с таким диагнозом.

Важную роль играет продолжительность светового дня (фотопериодичность). Полярного дня и полярной ночи на широте Красноярска нет, а продолжительность дня колеблется от 6 ч 42 мин в декабре до 17 ч 20 мин в июне. Исследования показали, что наиболее благоприятный период продолжительности дня биологического ритма человека составляет от 8 до 11 ч. При более коротком и более длительном времени нарушается биологический ритм, что приводит к ухудшению здоровья. Поэтому в Красноярске благоприятный период продолжительности дня – февраль, март, октябрь, ноябрь (табл. 2). В январе и декабре, когда продолжительность дня ниже 8 ч, люди чувствуют себя вялыми, сонливыми. В период с апреля по сентябрь, когда продолжительность дня выше 11 ч, многих мучает бессонница.

Продолжительность дня в городе Красноярске

Таблица 2

Месяц года	Продолжительность дня, ч	Месяц года	Продолжительность дня, ч
1	7,18	7	16,48
2	9,20	8	14,56
3	11,34	9	12,36
4	13,58	10	10,18
5	16,04	11	8,02
6	17,20	12	6,42

Температура среды и ее влияние на человека . Важнейшим метеорологическим условием, определяющим экологию человека, является температура среды (см. табл. 1). Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, наиболее благоприятный климатический эталон соответствует среднегодовой температуре воздуха 10^oС. Уменьшение этой температуры требует увеличения калорийности пищи, а при повышении такая потребность снижается.

В городе Красноярске благоприятный температурный режим (выше 10oС) длится с мая по сентябрь (в среднем 152 дня). Теплый и сухой воздух имеет лечебное значение для людей с больными почками, так как больные почки значительно освобождаются от работы и их функцию выполняют кожные покровы.

В теплое время года, когда температура на 1–2oС выше в городе, чем на его окраинах, большую роль играет ветер как охлаждающий фактор. Для нормального ветроохлаждения летом достаточно небольшого ветерка скоростью до 2 м/с. Однако в этот благоприятный температурный сезон в городе Красноярске отмечается до 22 дней со штилем. И если эти дни совпадают с высокими температурами воздуха, наступает жара. При жаре люди чувствуют себя неудобно: расширяются сосуды кожи, учащается дыхание, пульс, нередко падает кровяное давление. У людей со слабым организмом наступают обморочные состояния.

Резкой температурной границей внутри города является река Енисей. Ее влияние хорошо выражено во все сезоны, а особенно зимой и весной. Весной, в апреле-мае, на набережной, в прибрежной части Енисея на 0,4–0,6oС холоднее, чем во внутренних районах города, так как после зимы воды Енисея понижают температуру воздуха. Поэтому люди, проживающие в этих районах, чаще подвержены хроническим и простудным заболеваниям (дети 60 %).

Дискомфортность людей зимой в городе также отмечается при температуре -10oС и скорости ветра 3 м/с и более, при -15oС и скорости ветра 2 м/с и более, при -25oС без ветра. Из-за повышен- ной влажности и низких температур в зимний период происходит резкое увеличение теплоотдачи организма. У больных и незакаленных людей теплорегулирующие системы могут не справляться со своими задачами [17].

Воздушный бассейн города . Большую санитарно-гигиеническую роль играет ветровой режим. Город Красноярск – большой промышленный центр, основными источниками загрязнения воздуха города являются предприятия цветной металлургии, энергетики, химической промышленности и промышленности строительных материалов, а также автотранспорт.

Наименьшие концентрации пыли наблюдаются при юго-западных и западных ветрах, так как большая часть предприятий расположена в восточной части города. В то же время опасны ветра восточного направления, повторяемость которых хотя и значительна (3–6 % – в январе, 13 % – в июне). Содержание в воздухе сернистого газа достигает наибольших значений при безветренной погоде. Особенно загрязнена правобережная часть города. Люди, проживающие там, больше подвержены таким заболеваниям, как хронический бронхит, эмфизема, астма и т.д. И в целом по городу заболевания дыхательных путей, а особенно рак легких, за последние десять лет увеличились вдвое. Разнообразные загрязнения воздуха вызывают раздражение глаза и увеличение случаев заболеваний конъюнктивитом, особенно у детей (до 40 %). Интенсивное загрязнение воздуха наблюдается при продолжительных туманах. Вредное воздействие газовых и дымовых примесей при туманах обнаруживается более остро, чем при других погодных условиях. Особую опасность представляют туманы в зимний период. Повторяемость туманов с ноября по февраль составляет от 5,5 до 6 дней (табл. 3). Она отличается значительной продолжительностью от 5 до 6 ч, что способствует наибольшему накоплению примесей, а следовательно, и увеличению числа людей с различными заболеваниями.

Туманы как до, так и после создания Красноярского водохранилища, в большинстве случаев отмечаются при относительной влажности от 80 до 90 %. Туманы при высокой влажности (96– 100 %) наблюдаются при положительных температурах летом. Туман при отрицательных температурах воздуха и большой влажности (порядка 100 %) явление крайне редкое, но до создания водохранилища они не наблюдались, а сейчас их повторяемость увеличилась. Это привело к увеличению людей с заболеваниями бронхиальной астмы.

Таблица 3

Средняя скорость ветра (м/с) и повторяемость по направлениям (%) в г. Красноярске

Направление ветра	Зима		Весна		Лето		Осень		Год
	С	П	С	П	С	П	С	П	С
С	2	3	3	4	3	5	2	3	2
СВ	3	7	3	6	3	11	2	6	3
В	3	5	4	6	3	12	3	8	3
ЮВ	3	1	3	2	3	3	3	2	3
Ю	6	4	5	6	3	5	4	6	5
ЮЗ	7	37	6	31	4	22	5	34	6
З	5	35	6	35	4	30	5	33	5
СЗ	3	8	5	10	3	12	4	8	4

Примечание. С – средняя скорость ветра; П – повторяемость по направлениям.

Атмосферные явления . Определенное влияние на комфортность условий имеют такие атмосферные условия, как гроза и град (табл. 4).

По продолжительности и повторяемости наиболее существенные в Красноярске грозы, которые больше всего наблюдаются в июле и чаще всего начинаются во второй половине дня. Предчувствие грозы выражается в вялости, слабости, чувстве недовольства, беспокойстве, а грозовые явления вызывают раздражающие дерматозы. Боли часто выражены перед грозой, в то время как при начавшейся грозе и первых каплях дождя они подчас мгновенно исчезают. За лето, как правило, бывает 21 день с грозой. Дискомфортность людям в зимний период приносят метели. Они сильно ограничивают дальность видимости, заметают дороги, поэтому увеличивается травматизм на дорогах.

Среднее число дней с туманом, грозой, метелью, градом в Красноярске

Таблица 4

Месяц	Туман	Гроза	Метель	Град
I	6,0	-	7	-
II	4,4	-	5	-
III	1,3	-	4	-
IV	0,3	0,03	1	0,03
V	0,4	2	0,63	0,2
VI	0,6	5	-	0,4
VII	1,3	8	-	0,3
VIII	3,9	5	-	0,2
IX	3,7	0,7	0,0	0,2
X	1,6	-	0,8	-
XI	2Д	-	5	-
XII	5,5	-	6	-
В целом за год	31,8	21	29	1

Заключение . Напряженность солнечной радиации при положительных температурах создает дополнительную нагрузку на терморегуляторный аппарат человека; продолжительность дня влияет на психофизиологическое состояние человека, в том числе на сонливость или бессоницу; повышенная влажность и низкие температуры в зимний период приводят к резкому увеличению теплоотдачи организма, что создает трудности для людей со слабой теплорегулирующей системой; туманы при отрицательных температурах воздуха и большой влажности приводят к увеличению людей с заболеваниями бронхиальной астмы; в зимний период метели сильно ограничивают дальность видимости и в результате увеличивается травматизм на дорогах.

При проведении экологомедицинских исследований представляют интерес не только данные об основных метеорологических факторах, но и их сочетаниях, определяющих дискомфортность людей к внешней среде. Главным критерием этого является оптимальное психофизиологическое состояние человека.

Благополучие и здоровье настоящего и будущего поколений являются главной задачей, на решение которой должна быть направлена вся деятельность человека. Изучение климата городов имеет большое практическое значение, так как без учета климатических особенностей невозможно правильное планирование и ведение городского хозяйства, а также проектирование строительства.