Zamknij
Korzystamy z plików cookies i umożliwiamy zamieszczanie ich osobom trzecim. Pliki cookies ułatwiają korzystanie z naszych serwisów. Uznajemy, że kontynuując korzystanie z serwisu, wyrażasz na to zgodę.
Więcej o plikach cookies można dowiedzieć się na uruchomionej przez IAB Polska stronie : http://wszystkoociasteczkach.pl.

Oddziaływanie bodźców klimatycznych (środowiska atmosferycznego) na człowieka

Od najdawniejszych czasów człowiek obserwował otaczające go środowisko atmosferyczne, poszukiwał zależności między zmianami, które w nim zachodzą, a stanem swego zdrowia i samopoczucia. Już w starożytności Hipokrates (460-377 r. p.n.e.) ojciec medycyny, w tym i bioklimatologii, zauważył pewne współzależności między klimatem i pogodą a niektórymi objawami chorobowymi, określił ponadto wpływ klimatu na rozwój fizyczny i psychiczny człowieka.

Organizm człowieka podlega nieustannemu działaniu różnych czynników środowiska atmosferycznego (w tym meteorologicznych), które kształtują odczucia cieplne, samopoczucie a nawet wpływają na stan zdrowia. Ich działanie odbywa się nieprzerwanie w sposób kompleksowy, z różnym natężeniem zmieniającym się w czasie i przestrzeni.

Bodźce atmosferyczne działające na człowieka

Bodźce fizyczneRadiacyjne,
Termiczno- wilgotnościowe
Mechaniczne,
Elektryczne,
Akustyczne
Promieniowanie słoneczne
Temperatura i wilgotność
Wiatr,ciśnienie atmosferyczne
Elektryczność atmosferyczna
Hałas
Bodźce chemiczneJakość powietrzaOzon (O3)
Tlen
Dwutlenek siarki
Dwutlenek azotu
Tlenek węgla
Metale ciężkie

Z punktu widzenia oddziaływania na człowieka można je podzielić na: bodźce odczuwalne (np. termiczno-wilgotnościowe) bądź nieodczuwalne (elektryczne), o działaniu ogólnoustrojowym (radiacyjne) lub działającym na wyspecjalizowane receptory np. słuch (akustyczne). Bodźce atmosferyczne odbiera przede wszystkim skóra - poprzez termoreceptory (ciepła i zimna), drogi oddechowe - reagują na zmiany temperatury, wilgotności, prędkości wiatru, jonizację powietrza, zanieczyszczenie powietrza, narządy zmysłów wzrok - odbiera światło słoneczne i drogą impulsów nerwowych przekazuje je do mózgu, węch i smak - są wrażliwe na zanieczyszczenia powietrza), obwodowy i ośrodkowy układ nerwowy - reaguje poprzez układ termoregulacji na zmiany warunków pogodowych

W badaniach biometeorologicznych określa się najczęściej tzw. „warunki odczuwalne” czyli odczucia termiczne człowieka w danych warunkach meteorologicznych. Odczucia te świadczą o wielkości utraty ciepła z ustroju człowieka do otoczenia. Wielkość tej utraty ciepła można wyrazić przy pomocy tzw. kompleksowych wskaźników biometeorologicznych i odpowiadających im skal odczucia ciepła. Do najczęściej używanych należą tzw. temperatury odczuwalne, które ujmują w jednym wzorze oddziaływanie kilku elementów meteorologicznych. Wartości temperatur odczuwalnych przypisuje się różnym skalom odczucia termicznego, w których używa się takich słownych określeń jak:b. zimno, zimno, komfortowo, ciepło, gorąco.
Przyrządy do badań biometeorologicznych mają kształt kuli lub walca, gdyż te dwie formy geometryczne najlepiej przybliżają kształt ciała człowieka.

Wpływ promieniowania słonecznego na człowieka (bodziec radiacyjny)
Promieniowanie słoneczne - jest bodźcem korzystnym dla ustroju człowieka, ponieważ wzmaga działanie gruczołów wydzielania wewnętrznego, układu krwiotwórczego, zwiększa odporność człowieka na zakażenia. Poszczególne zakresy widma charakteryzują się innym działaniem biologicznym, . Działanie biologiczne promieniowania słonecznego o różnych zakresach widma

Promieniowanie nadfioletowe
<0,38 μm
Promieniowanie widzialnePromieniowanie podczerwone
UV-C
(0,200-0,280 μm)
UV - B
(0,280- 0,315 μm)
UV - A
(0,315-0,400 μm)
(0,38-0,78 μm)>0,78 μm
Działanie bakteriobójcze, niszczenie żywych komórekReakcja erytemalna
(rumień fotochemiczny),
pigmentacja opóźniona (opalenizna),
działanie przeciwkrzywiczne,
działanie antybakteryjne, starzenie skóry,
zaćma, rak skóry,
obniżenie odporności
Pigmentacja natychmiastowa,
leczenie łuszczycy,
starzenie skóry
Działanie na układ nerwowy poprzez narząd wzroku,
pobudzenie układu hormonalnego
Efekt cieplny,
wzmożenie przemiany materii,
działanie przeciwbólowe

Najaktywniejszą biologicznie częścią widma słonecznego jest promieniowanie nadfioletowe, które stanowi niewielką część widma słonecznego, bo tylko około 8-9% Działa ono bakteriobójczo (przyspiesza gojenie ran), hartująco, wywołuje również w ustroju szereg przemian chemicznych, w wyniku których tworzy się witamina D3, zwana przeciwkrzywiczną (odgrywa kluczową rolę w metabolizmie wapnia i fosforu). UV wzmaga działanie układu krwiotwórczego, gruczołów wydzielania wewnętrznego, przemiany materii (szybsze spalanie tłuszczów), ułatwia prace mięśni. Pod wpływem promieniowania UV wytwarza się w skórze barwnik melaninowy (tzw. „opalenizna”), posiadający zdolność pochłaniania i rozpraszania UV i zapobiegający jego wnikaniu w głąb skóry.

Promieniowanie nadfioletowe jest częściowo pochłaniane i rozpraszane w atmosferze. Ponieważ strumień promieniowania UV-C jest całkowicie pochłaniany w górnych warstwach atmosfery przez tlen i ozon, to do powierzchni Ziemi dociera głównie promieniowanie UV-A i niewielka ilość UV-B. Promieniowanie to jest częściowo rozpraszane i odbijane przez różne powierzchnie naturalne. Np. świeży śnieg odbija około 80% UV, piasek, około 25%, co może zwiększyć strumień promieniowania UV padającego na człowieka przebywającego zimą w górach lub na plaży - latem. Warto dodać, że około 95% promieniowania UV przenika do wody, przy czym 50% do głębokości około 3m. Natężenie promieniowania UV wzrasta z wysokością nad poziomem morza średnio o 6-8% na każde 1000 m wysokości. Największa wrażliwość skóry w populacji europejskiej na działanie promieniowania nadfioletowego występuje w okresie wiosennym, natomiast najmniejsza w miesiącach letnich Reakcja na promieniowanie słoneczne zależy od indywidualnych właściwości ochronnych skóry (pigmentacja) związanych z typem skóry. Promieniowanie podczerwone dostarcza człowiekowi energii cieplnej, działa przeciwskurczowo i przeciwbólowo. Światło widzialne działa pobudzająco na układ nerwowy poprzez siatkówkę oka. Decyduje ono o psychicznym odczuciu pogody, a także reguluje rytm biologiczny ustroju człowieka.

Inne reakcje wywołuje pogoda bezsłoneczna, szczególnie dłuższe jej utrzymywanie się w okresie jesienno-zimowym. Sprzyja ona nastrojowi melancholii i rozdrażnienia a nawet depresji. Zauważono również w tym czasie zmniejszoną odporność organizmu na infekcje, zwiększone zapotrzebowanie na węglowodany. Niedobór promieniowania słonecznego w zakresie widzialnym a więc krótki dzień w tym okresie roku i brak promieniowania UV powoduje też rodzaj depresji. Jest to dolegliwość, na którą zapadają na ogół mieszkańcy krajów północnych. Według ostatnich doniesień około miliona Brytyjczyków cierpi corocznie z powodu depresji zimowej (w Polsce 3-4% populacji). Przyczyną depresji zimowej są zmiany biochemiczne zachodzące w mózgu (większa produkcja melatoniny przy braku promieniowania słonecznego niż w dniach słonecznych).

Wpływ temperatury i wilgotności powietrza (bodziec termiczno-wilgotnościowy) Działają zarówno hartująco jak i obciążająco na ustrój człowieka. Przyjmuje się, że temperatura maksymalna przekraczająca 25.0°C oznacza dzień gorący, zaś powyżej 30.0°C - dzień upalny, a kilka po sobie następujących dni upalnych tworzą tzw. "fale upałów". Jeśli towarzyszy jej wysoka wilgotność powietrza (e>18.8 hPa), [przy czym "e" to aktualna prężność pary wodnej (ciśnienie cząstkowe pary wodnej w całkowitym ciśnieniu atmosferycznym, w hPa)] występuje uciążliwe dla człowieka zjawisko parności i wówczas oddawanie ciepła przez drogi oddechowe i skórę jest utrudnione, a układ termoregulacji nadmiernie obciążony. Taki stan fizyczny powietrza jest źle tolerowany przez układ krążenia. Niekorzystne dla człowieka są również dni bardzo mroźne z temperaturą maksymalną < -10.0°C, zwłaszcza gdy towarzyszy jej silny wiatr (możliwość odmrożeń twarzy)

Wiatr stanowi dla człowieka silny bodziec mechaniczny. Wywiera na skórę ciśnienie aerodynamiczne spełniając rolę hartującą, a ponadto jest czynnikiem kształtującym odczuwalność cieplną człowieka, zwiększa wymianę ciepła między ciałem człowieka a otoczeniem. Przy ujemnej temperaturze powietrza silny wiatr potęguje odczucie chłodu, natomiast przy wysokiej - łagodzi odczucie gorąca. Inną rolę w wymianie ciepła odgrywa wiatr bardzo słaby (<2 m.s-1), nie sprzyjający oddawaniu ciepła z ustroju. Wiatr o prędkości >8m.s-1 jest bodźcem silnie działającym na ustrój człowieka. Silny wiatr towarzyszy na ogół pogodzie typu zmiennego, związanej z przemieszczaniem frontów atmosferycznych i szybkimi zmianami ciśnienia; jest także cechą klimatu obszarów górskich (wiatry typu fenowego). W czasie występowania tego typu wiatru obserwuje się u ludzi wrażliwych zespół reakcji fizjologicznych zwanych "chorobą fenową". Przejawia się ona wzmożoną pobudliwością fizyczną i psychiczną, zaostrzeniem procesów chorobowych takich jak zaburzenia układu krążenia, zaburzenia równowagi układu nerwowego.

Ciśnienie atmosferyczne - zmiana ciśnienia przekraczająca 8 hPa z dnia na dzień stanowi silny, niekorzystny dla organizmu człowieka bodziec mechaniczny. Takie zmiany ciśnienia obserwuje się na ogół przy przechodzeniu frontów atmosferycznych. W takiej sytuacji pogodowej następują u ludzi zdrowych zmiany pobudliwości układu nerwowego zaczynające się 5-6 godzin przed nadejściem frontu i trwające do 3-5 godzin po jego przejściu. Najbardziej aktywne meteorotropowo są fronty chłodne, którym oprócz zmian ciśnienia towarzyszy spadek temperatury powietrza. Spadek ten wywołuje kurczenie naczyń krwionośnych, co może mieć znaczenie dla funkcjonowania układu krążenia. Do zjawisk meteorotropowych zaliczane są również burze jako zjawisko silnie działające na układ nerwowy człowieka towarzyszące często chłodnym frontom. Burze wyzwalają uczucie lęku, niepokoju, powodują trudności w skupieniu uwagi, a nawet zaburzenia krążeniowe i jelitowe.

Bodźce elektryczne nie są wyczuwalne żadnym zmysłem a ich wpływ na organizm człowieka nie jest jeszcze dokładnie poznany. Jednak sądzi się, że spełniają również rolę w kształtowaniu samopoczucia człowieka. Chodzi tu szczególnie o korzystne oddziaływanie ujemnej jonizacji powietrza (odczucie świeżości powietrza). Największa koncentracja jonów ujemnych występuje w pobliżu strumieni górskich, wodospadów. Źródłem ich jest także rozbryzgiwanie fal morskich (hydrojonizacja). Duże zmiany właściwości elektrycznych atmosfery następują w czasie przemieszczania się frontów atmosferycznych. Wyładowania elektryczności atmosferycznej, które powstają podczas intensywnych procesów termodynamicznych (burze) powodują wzrost liczby jonów dodatnich w powietrzu. Podczas gdy natężenie pola elektrycznego przy powierzchni ziemi wynosi 100-130 V/m, w czasie burzy wzrasta do 3 kV/m.

Bodźce akustyczne (hałas) mają wprawdzie niewielki związek z warunkami atmosferycznymi przykładowo (pokrywa śnieżna tłumi hałas), jednak ze względu na uciążliwość dla narządu słuchu powinny być brane pod uwagę. Przyjmuje się, że próg szkodliwości hałasu stanowi dźwięk o natężeniu 35dB, zaś > 85dB określony jest jako "hałas nieznośny" powodujący zaburzenia układów krążenia i pokarmowego. W otoczeniu sanatoriów i szpitali maksymalny, krótkotrwały poziom dźwięku nie może przekraczać 70dB.

Bodźce chemiczne (jakość powietrza)

Zanieczyszczenie powietrza Za zanieczyszczenie powietrza przyjmuje się każdą substancję stałą, ciekłą lub gazową, której stężenie jest większe od zawartości naturalnej. Pod względem pochodzenia, zanieczyszczenia powietrza można podzielić na naturalne i sztuczne (antropogeniczne). Do zanieczyszczeń naturalnych zalicza się pył glebowy i wulkaniczny, sól morską, popioły pochodzące z pożarów lasów i wypalania traw, substancje radioaktywne (radon) oraz składniki biologiczne (wirusy, bakterie, zarodniki, pyłki). Dopuszczalne normy zanieczyszczeń regulują odpowiednie przepisy prawne.
Zanieczyszczenia powietrza zarówno naturalne jak i sztuczne (antropogeniczne) dostają się do organizmu człowieka poprzez układ oddechowy i pokarmowy, skórę i gałkę oczną.
Poniżej wskazano, przykładowo, na sposób oddziaływania niektórych zanieczyszczeń powietrza na organizm ludzki.

Dwutlenek siarki (SO2) jest absorbowany przez górne odcinki dróg oddechowych, a z nich dostaje się do krwioobiegu. Wysokie stężenie SO2 w powietrzu (spalanie paliw) może być przyczyną przewlekłego zapalenia oskrzeli, zaostrzenia chorób układu krążenia, zmniejszonej odporności płuc na infekcje. Bywa zwykle istotnym składnikiem smogu (tzw. czarny smog lub smog londyński). Pojawia się on najczęściej w chłodnym okresie roku, gdy w sytuacji antycyklonalnej występują warstwy hamujące (inwersja), co utrudnia rozpraszanie zanieczyszczeń w troposferze. Czynnikiem dodatkowym jest niekorzystna topografia terenu (dolinne położenie miasta). Smog może się utrzymywać nawet kilka dni a stężenia zanieczyszczeń mogą być niekiedy 30-krotnie wyższe od stężenia średniorocznego.

Dwutlenek azotu (NO2) jest to gaz trujący, który dostaje się do atmosfery zarówno ze źródeł naturalnych jak i antropogenicznych. Naturalnymi źródłami tlenków azotu w atmosferze są wybuchy wulkanów. Największym antropogenicznym źródłem NO i NO2 jest energetyka - utlenianie paliw kopalnych w wysokiej temperaturze, a przy powierzchni Ziemi - spaliny silników samochodowych. U człowieka, a w szczególności u dzieci i osób starszych, NO2 atakuje układ oddechowy powodując osłabienie funkcji obronnych płuc zaburzenia wentylacji płuc, mniejsze nasycenie krwi tlenem i obniżenie zdolności samooczyszczania dróg oddechowych.

Tlenek węgla (CO) powstaje w wyniku spalania paliw, a w szczególności niecałkowitego spalania węgla w paleniskach domowych. Źródłem CO są także spaliny samochodowe, zawiera go również dym tytoniowy. CO jest najczęstszą przyczyną zatruć śmiertelnych. Bezwonny i silnie trujący łączy się z hemoglobiną, która traci w ten sposób zdolność do pobierania tlenu. Zmiany w natlenianiu krwi powodują zaburzenia układu nerwowego i układu krążenia, objawiające się mniejszą wydolnością manualną oraz spadkiem ogólnej sprawności psychicznej. Wdychanie przez co najmniej 1 godzinę powietrza, w którym stężenie tlenku węgla wynosi powyżej 0,1% może spowodować utratę przytomności a nawet zgon.

Ozon (03) stratosferyczny i troposferyczny. Ozon (trzyatomowy tlen) powstaje w procesie przemian cząsteczkowych tlenu pod wpływem promieniowania ultrafioletowego. 90% całkowitej jego zawartości w atmosferze koncentruje się w stratosferze, na wysokości 20 - 30 km, w warstwie zwanej ozonosferą. Pochłania on promieniowanie ultrafioletowe (UV-C) często bywa nazywany ozonem "dobrym". Konwencja o Ochronie Warstwy Ozonowej (1985), zobowiązuje do ograniczenia użycia substancji niszczących ozon w stratosferze: związków chloru i bromu, głównie freonów i halonów. W troposferze powstaje na skutek utleniania takich zanieczyszczeń jak tlenki azotu, tlenek węgla, metan pod wpływem promieniowania ultrafioletowego. W naturalny sposób ozon - gaz o specyficznym zapachu, uwalniany jest w trakcie wyładowań elektrycznych. Ozon jest głównym składnikiem smogu fotochemicznego występującego głównie latem w miastach o dużym natężeniu ruchu samochodowego. Wpływ ozonu troposferycznego na zdrowie człowieka, roślinność i materiały jest negatywny. Podwyższone stężenie ozonu może wywoływać zaburzenia funkcji układu oddechowego: kaszel, ograniczenie zdolności do głębokiego oddychania i wchłaniania tlenu, nasilenie objawów astmy, zapalenie płuc a także podrażnienie oczu i bóle głowy.

Metale ciężkie - przykłady

Ołów - jest szczególnie toksyczny dla ludzi i zwierząt. Do organizmu ludzkiego dostaje się poprzez drogi oddechowe i przewód pokarmowy, skąd jest wchłaniany do krwi i akumulowany w kościach, zębach, nerkach, wątrobie oraz w mózgu. Wywołuje on zmiany w układzie nerwowym i krwionośnym. Na szkodliwe działanie ołowiu najbardziej narażone są dzieci do lat 6 i kobiety ciężarne.

Kadm - emitowany do atmosfery przez przemysł metalurgiczny, jest jednym z najgroźniejszych dla ludzi i zwierząt zanieczyszczeń środowiska. Charakteryzuje się bardzo długim okresem rozpadu określanym na 10 do 30 lat. Kadm do organizmu człowieka przedostaje się drogą pokarmową poprzez zanieczyszczone pożywienie i drogą oddechową. Akumuluje się w nerkach i wątrobie oraz w kościach. Kadm wpływa szkodliwie na układ immunologiczny, nerwowy i krwiotwórczy.

Rtęć - związki rtęci przedostają się do organizmu drogą pokarmową (spożycie ryb) i oddechową. I tak 80% wdychanych par rtęci zatrzymywanych jest w ustroju człowieka i wraz z krwią są one rozprowadzane do wszystkich tkanek. Atakują przeważnie układ nerwowy. Natomiast najbardziej toksyczne są organiczne i nieorganiczne związki rtęci.

Arsen - jest związkiem o silnych właściwościach kancerogennych i toksycznych, emitowanym do atmosfery w procesach spalania paliw w energetyce i przemyśle metalurgicznym. Do organizmu człowieka arsen dostaje się drogą pokarmową (poprzez picie zanieczyszczonej wody), a w mniejszym stopniu - drogą oddechową. W nadmiernej ilości może spowodować zatrucie, bóle głowy, zakłócenia rytmu serca. Jest absorbowany przez krew.

Termoregulacja Ośrodek termoregulacji usytuowany w mózgu, otrzymuje za pośrednictwem zakończeń nerwowych rozmieszczonych w skórze (zwanych receptorami ciepła i chłodu), informacje o stanie termicznym powierzchni ciała człowieka i wysyła odpowiednie sygnały do peryferycznych naczyń krwionośnych i gruczołów potowych. Mamy około 250 tys. receptorów zimna i 30 tys. receptorów ciepła .
Odpowiedzią (odruchową) układu termoregulacji na wpływ wysokiej temperatury jest rozszerzenie peryferycznych naczyń krwionośnych, wzmożony przepływ krwi, przyspieszenie oddechu oraz aktywne wydzielanie potu. Praktycznie, przy temperaturze powietrza powyżej 28°C parowanie potu jest jedyną forma ochładzania organizmu pod warunkiem, że wydzielony pot może wyparować, a zależy to od wilgotności powietrza, gdyż na wyparowanie 1 g wody (potu) potrzeba aż 600 cal.

Oddziaływanie na człowieka niskiej temperatury wyzwala inne reakcje. Wtedy, gdy utrata ciepła jest większa niż jego wytwarzanie zachodzi obawa obniżenia temperatury wewnętrznej. Wówczas organizm dąży do utrzymania stałej temperatury w najważniejszych organach (mózg, serce, płuca) kosztem obniżenia temperatury (niedokrwienia) części zewnętrznych (dłonie, stopy, twarz, uszy). Odruchowo następuje: kurczenie naczyń krwionośnych, w celu ograniczenia skórnego przepływu krwi, wzrasta ciśnienie tętnicze krwi. Następuje także zwiększenie tempa przemiany materii i wzrost ilości ciepła wytwarzanego przez ustrój w procesach metabolicznych. Czynnikiem zwiększającym ilość wytwarzanego ciepła jest wysiłek fizyczny.

Meteoropatia to wrażliwość ustroju człowieka na oddziaływanie warunków atmosferycznych, a w szczególności ich zmiany. Jej przejawem są patologiczne reakcje w sferze fizycznej i psychicznej, zachodzące w wyniku osłabienia przystosowania.

Już dawno zdawano sobie sprawę z tego, że istnieje związek pomiędzy warunkami środowiska przyrodniczego, w tym atmosferycznego, a przebiegiem procesów fizjologicznych przejawiającym się zmianami nastroju, samopoczucia a także występowaniem pewnych dolegliwości u człowieka. Po raz pierwszy zwrócił uwagę na ten problem lekarz i przyrodnik grecki Hipokrates (460-377 p.n.e.), który w swoich pismach „Corpus Hippocraticum” pisał: „należy mieć się na baczności w czasie zmian pogody i unikać w tym czasie puszczania krwi z żył, wszelkich wypalań i stosowania noża„. Czynniki meteorologiczne działają na człowieka jako bodziec (stres pogodowy), a pod ich wpływem układ wegetatywny wraz z układem wewnątrzwydzielniczym reaguje zmianami czynnościowymi ustroju.
Meteoropatia może być uwarunkowana genetycznie lub nabyta w wyniku przebytych chorób, starzenia się organizmu i niehigienicznego trybu życia. Uważa się też, że jest to choroba cywilizacyjna, a meteoropatami są na ogół mieszkańcy miast, gdyż wrażliwość spowodowana przebywaniem w sztucznym mikroklimacie mieszkań i biur oraz brak ruchu powodują osłabienie mechanizmów przystosowawczych.

Objawy meteorotropowe u ludzi zdrowych:

- bóle głowy (migreny),
- osłabienie,
- senność lub bezsenność,
- dekoncentracja, zmęczenie, zniechęcenie, apatia, brak apetytu,
- mała wydolność fizyczna,
- wzmożona pobudliwość wegetatywnego układu nerwowego,
- osłabienie reakcji adaptacyjnych,

Jeszcze w latach 60. meteoropaci stanowili około 30-40% populacji ludzi zdrowych. Jednak współcześnie próg wrażliwości człowieka na bodźce pogodowe obniżył się, a udział meteoropatów zwiększył się w Europie do 50-70% przy wyraźnej dominacji kobiet.