Екологія процесів обміну в організмі людини, обмін речовин при забрудненні повітря

1. Процеси обміну теплової енергії. Вплив на організм температури. Залежність метаболізму від температури. Концепція суми ефективних температур

обмін організм метаболізм забруднення У живих організмах будь-який процес супроводжується передачею енергії. Енергію визначають як здатність робити роботу. Спеціальний розділ фізики, що вивчає властивості й перетворення енергії в різних системах, називається термодинамікою. Під термодинамічною системою розуміють сукупність об'єктів, умовно виділених з навколишнього простору. Термодинамічні системи розділяють на ізольовані, закриті й відкриті. Ізольованими називають системи, енергія й маса яких не змінюється, тобто вони не обмінюються з навколишнім середовищем ні речовиною, ні енергією. Закриті системи обмінюються з навколишнім середовищем енергією, але не речовиною, тому їхня маса залишається постійної. Відкритими системами називають системи, що обмінюються з навколишнім середовищем речовиною й енергією. З погляду термодинаміки живі організми ставляться до відкритих систем, тому що головна умова їхнього існування — безперервний обмін речовин і енергії. В основі процесів життєдіяльності лежать реакції атомів і молекул, що протікають відповідно до тих же фундаментальних законів, які управляють такими ж реакціями поза організмом.

Відповідно до першого закону термодинаміки енергія не зникає й не виникає знову, а лише переходить із однієї форми в іншу. Другий закон термодинаміки затверджує, що вся енергія, зрештою, переходить у теплову енергію, і організація матерії стає повністю неупорядкованою. У більше строгій формі цей закон формулюється так: ентропія замкнутої системи може тільки зростати, а кількість корисної енергії (тобто тієї, за допомогою якої може бути зроблена робота) усередині системи може лише убувати. Під ентропією розуміють ступінь невпорядкованості системи.

Неминуча тенденція до зростання ентропії, супроводжувана настільки ж неминучим перетворенням корисної хімічної енергії в марну теплову, змушує живі системи захоплювати всі нові порції енергії (їжі), щоб підтримувати свій структурний і функціональний стан. Фактично здатність витягати корисну енергію з навколишнього середовища є одним з основних властивостей, які відрізняють живі системи від неживих, тобто безупинно, що йде обмін, речовин і енергії є одним з основних ознак живих істот. Щоб протистояти збільшенню ентропії, підтримувати свою структуру й функції, живих істот повинні одержувати енергію в доступній для них формі з навколишнього середовища й повертати в середовище еквівалентна кількість енергії у формі, менш придатної для подальшого використання.

Обмін речовин і енергії — це сукупність фізичних, хімічних і фізіологічних процесів перетворення речовин і енергії в живих організмах, а також обмін речовинами й енергією між організмом і навколишнім середовищем. Обмін речовин у живих організмів полягає в надходженні із зовнішнього середовища різних речовин, у перетворенні й використанні їх у процесах життєдіяльності й у виділенні продуктів, що утворяться, розпаду в навколишнє середовище.

Всі речовини, що відбуваються в організмі перетворення, і енергії об'єднані загальною назвою — метаболізм (обмін речовин). На клітинному рівні 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 й регулюються безліччю генетичних і хімічних механізмів. Метаболізм можна розділити на два взаємозалежних, але разнонаправленных процесу: анаболізм (асиміляція) і катаболізм (дисиміляція).

Анаболізм — це сукупність процесів біосинтезу органічних речовин (компонентів клітини й інших структур органів і тканин). Він забезпечує ріст, розвиток, відновлення біологічних структур, а також нагромадження енергії (синтез макроергів). Анаболізм полягає в хімічній модифікації й перебудові вступників з їжею молекул в інші більше складні біологічні молекули. Наприклад, включення амінокислот у синтезовані клітиною білки відповідно до інструкції, що втримується в генетичному матеріалі даної клітини.

Катаболізм — це сукупність процесів розщеплення складних молекул до більше простих речовин з використанням частини з них як субстрати для біосинтезу й розщепленням іншої частини до кінцевих продуктів метаболізму з утворенням енергії. До кінцевих продуктів метаболізму 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 інші речовини, що містять азот (приблизно б г/день). Катаболізм забезпечує витяг хімічної енергії з молекул, що втримуються в їжі, і використання цієї енергії на забезпечення необхідних функцій. Наприклад, утворення вільних амінокислот у результаті розщеплення вступників з їжею білків і наступне окислювання цих амінокислот у клітині з утворенням З2, і Н2ПРО, що супроводжується вивільненням енергії.

Процеси анаболізму й катаболізму перебувають в організмі в стані динамічної рівноваги. Перевага анаболічних процесів над катаболічними приводить до росту, нагромадженню маси тканин, а перевага катаболічних процесів веде до часткового руйнування тканинних структур. Стан рівноважного або нерівновагого співвідношення анаболізму й катаболізму залежить від віку (у дитячому віці переважає анаболізм, у дорослих звичайно спостерігається рівновага, у старечому віці переважає катаболізм), стану здоров’я, виконуваної організмом фізичного або психоемоційного навантаження.

Перетворення й використання енергії

У процесі обміну речовин постійно відбувається перетворення енергії: енергія складних органічних сполук, що надійшли з їжею, перетворюється в теплову, механічну й електричну. Людина й тварини одержують енергію з навколишнього середовища у вигляді потенційної енергії, укладеної в хімічних зв’язках молекул жирів, білків і вуглеводів. Всі процеси життєдіяльності забезпечуються енергією за рахунок анаеробного й аеробного метаболізму. Одержання енергії без участі кисню, наприклад, гліколіз, (розщеплення глюкози до молочної кислоти) називається анаеробним обміном. У ході анаеробного розщеплення глюкози (гліколізу) або її резервного субстрату глікогену перетворення 1 моля глюкози в 2 моля лактата приводить до утворення 2 молів АТФ. Енергії, що утвориться в ході анаеробних процесів, недостатньо для здійснення активного життя, реакції, що відбуваються за участю кисню, енергетично більше ефективні. Всі процеси, що генерують енергію за участю кисню, називаються аеробним обміном. При окислюванні складних молекул хімічні зв’язки розриваються, спочатку органічні молекули розпадаються до трьохвуглеродних з'єднань, які включаються в цикл Кребса (цикл лимонної кислоти), а далі окисляються до З2 і Н2О. протони, Що Вивільнилися в цих реакціях, і електрони вступають у ланцюг переносу електронів, у якій кисень служить кінцевим акцептором електронів. Біологічне окислювання в сутності являє собою «згоряння» речовини при низькій температурі, частина енергії, що вивільняється при окислюванні, запасається у високоенергетичних фосфатних зв’язках аденозинтріфосфата (АТФ). АТФ є акумулятором хімічної енергії й засобом її переносу, дифундуючи в ті місця, де вона потрібно. Загальна кількість молекул АТФ, що утворяться при повнім окислюванні 1 молячи глюкози до З2, і Н2ПРО, становить 25,5 молей. При повнім окислюванні молекули жирів утвориться більша кількість молів АТФ, чим при окислюванні молекули вуглеводів.

Динаміка хімічних перетворень, що відбуваються в клітинах, вивчається біологічною хімією. Завданням фізіології є визначення загальних витрат речовин і енергії організмом і того, як вони повинні заповнювати за допомогою повноцінного харчування. Енергетичний обмін служить показником загального стану й фізіологічної активності організму.

Одиниця виміру енергії, звичайно застосовувана в біології й медицині, — калорія (кал). Вона визначається як кількість енергії, необхідне для підвищення температури 1 г води на 1 °C. У Міжнародній системі одиниць (СИ) при вимірі енергетичних величин використовується джоуль (1 ккал= 4,19 кДж).

Енергетичний еквівалент їжі

Кількість енергії, виділюваної при окислюванні якого-небудь з'єднання, не залежить від числа проміжних етапів його розпаду, тобто від того, чи згоріло воно або окислилося в ході катаболічних процесів. Запас енергії в їжі визначається в колориметричній бомбі - замкнутій камері, зануреної у водяну лазню. Точно зважену пробу поміщають у цю камеру, наповнену чистим О₂ і підпалюють. Кількість енергії, що виділилася, визначається по зміні температури води, що оточує камеру.

При окислюванні вуглеводів виділяється 17,17 кДж/г (4,1 ккал/г), окислювання 1 г жиру дає 38,96 кДж (9,3 ккал). Запасання енергії у формі жиру є найбільш економічним способом тривалого зберігання енергії в організмі. Білки окисляються в організмі не повністю. Аміногрупи відщеплюются від молекули білка й виводяться із сечею у формі сечовини. Тому при спалюванні білка в калориметричній бомбі виділяється більше енергії, чим при його окислюванні в організмі: при спалюванні білка в калориметричній бомбі виділяється 22,61 кДж/г 5,4 ккал/г), а при окислюванні в організмі - 17,17 кДж/г 4,1 ккал/г). Різниця доводиться на ту енергію, що виділяється при спалюванні сечовини,

Визначення рівня метаболізму

Майже половина всієї енергії, одержуваної в результаті катаболізму, губиться у вигляді тепла в процесі утворення молекул АТФ. М’язове скорочення — процес ще менш ефективний. Близько 80% енергії, використовуваної при м’язовому скороченні, губиться у вигляді тепла й тільки 20% перетворюється в механічну роботу (скорочення м’яза). Якщо людина не робить роботу, то практично вся енергія, що їм генерується, губиться у формі тепла. Отже, величина теплопродукції є точним вираженням величини обміну в організмі людини.

Для визначення кількості затрачуваної організмом енергії застосовують пряму й непряму калориметрію. Перші прямі виміри енергетичного обміну провели в 1788 р. Лавуазьє й Лаплас.

Пряма калориметрія полягає в безпосередньому вимірі тепла, виділюваного організмом. Для цього тварина або людина міститься в спеціальну герметичну камеру, по трубах, що проходить через неї, протікає вода. Для обчислення теплопродукції використовуються дані про теплоємність рідини, її обсязі, що протікає через камеру за одиницю часу, і різниці температур вступника в камеру й рідини, що випливає.

Непряма калориметрія заснована на тім, що джерелом енергії в організмі є окисні процеси, при яких споживається кисень і виділяється вуглекислий газ. Тому енергетичний обмін можна оцінювати, досліджуючи газообмін. Найпоширенішийо спосіб Дугласа-Холдейна, при якому протягом 10−15 мін збирають видихуваний обстежуваною людиною повітря в мішок з повітронепроникної тканини (мішок Дугласа). Потім визначають обсяг видихнутого повітря й процентний вміст у ньому ПРО2 і З2. По співвідношенню між кількістю виділеного вуглекислого газу й кількістю спожитого за даний період часу кисню — дихальному коефіцієнту (ДК) — можна встановити, які речовини окисляються в організмі. ДК при окислюванні білків дорівнює 0,8, при окислюванні жирів — 0,7, а вуглеводів — 1,0. Кожному значенню ДК відповідає певний холеричний еквівалент кисню, тобто та кількість тепла, що виділяється при окислюванні якої-небудь речовини на кожний літр поглиненого при цьому кисню. Кількість енергії на одиницю споживаного 02 залежить від типу речовин, що окисляються в організмі. Калоричний еквівалент кисню при окислюванні вуглеводів дорівнює 21 кДж на 1 л 02 (5 ккал/л), білків — 18,7 кДж (4,5 ккал), жирів — 19,8 кДж (4,74 ккал).

Для непрямого визначення інтенсивності обміну можуть бути використані деякі фізіологічні параметри, пов’язані зі споживанням кисню: частота подихів і вентиляційний обсяг, частота скорочень серця й хвилинний обсяг кровотока — всі вони відбивають витрати енергії. Однак ці показники недостатньо точні.

Швидкість метаболізму

Мінливість температури тягне за собою відповідні зміни швидкості обмінних реакцій. Оскільки динаміка температури тіла пойкилотермных організмів визначається змінами температури середовища інтенсивність метаболізму також виявляється в прямій залежності від зовнішньої температури. Швидкість споживання кисню, зокрема, при швидкі зміни температури слід за цими змінами, збільшуючи при підвищенні її і зменшуючи при зниженні. То ж відноситься і до інших фізіологічних функцій: частота серцебиття, інтенсивність травлення і т. д. У рослин в залежності від температури змінюються темпи надходження води і поживних речовин через коріння: підвищення температури до певної межі збільшує проникність протоплазми для води. Показано, що при пониженні температури від 20 до 0'С поглинання води корінням зменшується на 60 — 70%. Як і у тварин, підвищення температури викликає у рослин посилення дихання.

Останній приклад показує, що вплив температури не прямолінійно: по досягненні певного порогу стимуляція процесу змінюється його придушенням. Це загальне правило, таке, що пояснюється наближенням до зоні порогу нормального життя.

У тварин залежність від температури досить помітно виражена в змінах активності, яка відображає сумарну реакцію організму і у пойкилотермных форм 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 активної діяльності визначається швидкістю розігрівання організму, залежить від температури середовища від прямого сонячного опромінення. Рівень рухливості активних тварин в принципі також пов’язаний з навколишнього температурою, хоча у найбільш активних форм цей зв’язок може «маскуватися» ендогенної теплопродукцией, пов’язаної з роботою мускулатури.

Основний обмін

Інтенсивність енергетичного обміну значно варіює й залежить від багатьох факторів. Тому для порівняння енергетичних витрат у різних людей була уведена умовна стандартна величина — основний обмін. Основний обмін — це мінімальні для бадьорого організму витрати енергії, певні в строго контрольованих стандартних умовах [1]:

1. при комфортній температурі (18−20 градусів тепла);

2. у положенні лежачи (але обстежуваний не повинен спати);

3. у стані емоційного спокою, тому що стрес підсилює метаболізм;

4. натще, тобто через 12- 16 год послу останнього прийому їжі.

Основний обмін залежить від підлоги, віку, росту й маси тіла людини. Величина основного обміну в середньому становить 1 ккал в 1 год на 1 кг маси тіла. У чоловіків у добу основний обмін приблизно дорівнює 1700 ккал, у жінок основний обмін на 1 кг маси тіла приблизно на 10% менше, ніж у чоловіків, у дітей він більше, ніж у дорослих, і зі збільшенням віку поступово знижується.

Добова витрата енергії

Добова витрата енергії в здорової людини значно перевищує величину основного обміну й складається з наступних компонентів: основного обміну; робочого збільшення, тобто енерговитрат, пов’язаних з виконанням тої або іншої роботи; специфічного-динамічної дії їжі. Сукупність компонентів добової витрати енергії становить робочий обмін. М’язова робота істотно змінює інтенсивність обміну. Ніж інтенсивніше виконувана робота, тим вище витрати енергії. Ступінь енергетичних витрат при різній фізичній активності визначається коефіцієнтом фізичної активності - відношенням загальних енерговитрат на всі види діяльності в добу до величини основного обміну. По цьому принципі все населення ділиться на 5 груп.

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. У тренованих спортсменів при короткочасних інтенсивних вправах величина робочого обміну може в 20 разів перевершувати основний обмін. Споживання кисню при фізичному навантаженні не відбиває загальної витрати енергії, тому що частина її витрачається на гліколіз (анаеробний) і не вимагає витрати кисню. Різниця між потребою в 02 і його споживанням становить енергію, одержувану в результаті анаеробного розпаду, і називається кисневим боргом. Споживання 0^ і після закінчення м’язової роботи залишається високим, тому що в цей час відбувається повернення кисневого боргу. Кисень затрачається на перетворення головного побічного продукту анаеробного метаболізму — молочної кислоти в піровиноградну, на фосфорилювання енергетичних з'єднань і відновлення запасів 02 у м’язовому міоглобіні.

Прийом їжі підсилює енергетичний обмін (специфічна динамічна дія їжі). Білкова їжа підвищує інтенсивність обміну на 25 — 30%, а вуглеводи й жири — на 10% або менше. Під час сну інтенсивність метаболізму майже на 10% нижче основного обміну. Різниця між пильнуванням у стані спокою й сном пояснюється тим, що під час сну м’язи розслаблені. При гіперфункції щитовидної залози основний обмін підвищується, а при гіпофункції - знижується. Зниження основного обміну відбувається при недостатності функцій полових залоз і гіпофіза.

При розумовій праці енерговитрати значно нижче, ніж при фізичному. Навіть дуже інтенсивна розумова праця, якщо він не супроводжується рухами, викликає підвищення витрат енергії лише на 2 — 3% у порівнянні з повним спокоєм. Однак якщо розумова активність супроводжується емоційним збудженням, енерговитрати можуть бути помітно більшими. Пережите емоційне збудження може викликати протягом декількох наступних днів підвищення обміну на 11 -19%.

Обмін речовин

Обмін речовин починається з надходження живильних речовин у шлунково-кишковий тракт і повітря в легені.

Першим етапом обміну речовин є ферментативні процеси розщеплення білків, жирів і вуглеводів до розчинних у воді амінокислот, моноі дисахаридів, гліцерину, жирних кислот і інших з'єднань, що відбуваються в різних відділах шлунково-кишкового тракту, а також усмоктування цих речовин у кров і лімфу.

Другим етапом обміну є транспорт живильних речовин і кисню кров’ю до тканин і ті складні хімічні перетворення речовин, які відбуваються в клітинах. У них одночасно здійснюються розщеплення живильних речовин до кінцевих продуктів метаболізму, синтез ферментів, гормонів, складових частин цитоплазми. Розщеплення речовин супроводжується виділенням енергії, що використовується для процесів синтезу й забезпечення роботи кожного органа й організму в цілому.

Третім етапом є видалення кінцевих продуктів розпаду із клітин, їхній транспорт і виділення бруньками, легенями, потовими залозами й кишечником.

Перетворення білків, жирів, вуглеводів, мінеральних речовин і води відбувається в тісній взаємодії один з одним.

Вплив кліматичних чинників на організм людини

Температура — один з важливих абіотичних чинників, що впливають на всі фізіологічні функції всіх живих організмів. Температура на земній поверхні залежить від географічної широти і висоти над рівнем моря, а також пори року. Для людини в легкому одязі комфортною буде температура повітря + 19…20^оС, без одягу — + 28…31^оС. Що відбувається з людським організмом, коли температурні параметри змінюються? В цьому випадку він виробляє специфічні реакції пристосування щодо кожного чинника, тобто адаптується. Адаптація — це процес пристосування до умов середовища.

Адаптація і терморегуляція. Терморегуляцію забезпечує основні холодові і теплові рецептори шкіри. При різних температурних впливах сигнали в центральну нервову систему поступають не окремих рецепторів, а від цілих зон шкіри, так званих рецепторних полів, розміри яких непостійні і залежать від температури тіла і навколишнього середовища. Температура тіла в більшому або меншому ступені впливає на весь організм (на всі органи і системи). Співвідношення температури зовнішнього середовища і температури тіла визначає характер діяльності системи терморегуляції. Температура навколишнього середовища переважно нижче за температуру тіла. Внаслідок цього між середовищем і організмом людини постійно відбувається обмін теплом завдяки його віддачі поверхнею тіла і через дихальні шляхи в оточуючий простір. Цей процес прийнято називати тепловіддачею. Утворення ж тепла в організмі людини в результаті окислювальних процесів називають тепловіддачею. В стані спокою при нормальному самопочутті величина теплоутворення дорівнює величині тепловіддачі. В жаркому або холодному кліматі, при фізичних навантаженнях організму, захворюваннях, стресі і т.д. Рівень теплоутворення і тепловіддача може змінюватися.

Адаптація до 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, а чергуючи з нормальним для організму людини температурним режимом. Адаптація в таких умовах виражена нечітко. В перші дні, реагуючи на низьку температуру, теплоутворення зростає неекономно, тепловіддача ще недостатньо обмежена. Після адаптації процеси теплоутворення стають більш інтенсивними, а тепловіддача знижується. Інакше відбувається адаптація до умов життя в північних широтах, де на людину впливають не тільки низькі температури, але і властиві цим широтам режим освітлення і рівень сонячної радіації.

Унаслідок роздратування холодових рецепторів змінюються рефлекторні реакції, регулюючі збереження тепла: звужуються кровоносні судини шкіри, що на третину зменшує тепловіддачу організму. Важливо щоб процеси т теплоутворення і тепловіддача були збалансованими. Переважання тепловіддачі над теплоутворенням приводить до пониження температури тіла і порушення функцій організму. При температурі тіла 35о Із спостерігається порушення психіки. Подальше пониження температури сповільнює сприйняття організмом температури впливає також вогкість. При підвищеній вогкості температура повітря здається більшою.

Здоров’я людини в значній мірі залежить від погодних умов. Наприклад, взимку люди частіше хворіють на простудні, легеневі захворювання, грип, ангіну.

Адаптація до дії високої температури. Висока температура може впливати на організм людини в штучних і природних умовах. В першому випадку мається на увазі робота в приміщеннях з високою температурою чергуюча з перебуванням в умовах комфортної температури. Висока температура середовища порушує теплові рецептори, імпульси яких включають рефлекторні реакції, направлені на підвищення тепловіддачі. При цьому розширяються судини шкіри, швидшає рух крові по судинах теплопровідність периферичних тканин збільшується в 5−6 разів. Якщо для підтримки теплової рівноваги цієї недостатньо, підвищується температура шкіри і починається рефлекторний випіт — найефективніший спосіб віддачі тепла.

Вплив на організм людини екологічних чинників. Всі чинники навколишнього середовища діють на живі організми по-різному. Одні з них забезпечують ним життя, інші - шкодять, треті - можуть бути байдужий для них. Чинники середовища, тим або іншим чином впливають на організм, називають екологічними чинниками. За походженням і характеру дії екологічними чинниками діляться на абіотичні, біотичні і антропічні.

Відвіку відомо, як важливо для хворого свіже повітря, теплий клімат, чиста вода. Проблема взаємостосунків людини і природи, гармонія між суспільством і навколишнім середовищем завжди була актуальною. Більшість геронтологів (учених які працюють над проблемою довголіття), біологів, екологів і лікарів-клініцистів вважає, що людський організм може і повинен нормально функціонувати більше 100 років. Здоров’я, біологічна і моральна досконалість кожної людини значною мірою залежить від стану соціального і природного середовища його життя. Комплексний вплив життєвих компонентів повинен утворювати оптимальні екологічні умови для існування людини. Таким чином, біологічне майбутнє людства залежить, перш за все, від того, наскільки йому вдасться 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 фон на Землі. Демографічна ситуація в світі - одна з найважливіших проблем сучасності. Науку про народонаселення називають демографією. Вона вивчає зміну чисельності населення, територіальне розміщення і склад, розкриває закономірності оновлення.

Характерна межа сучасного розвитку суспільства — урбанізація — концентрація об'єктів промисловості і населення у великих містах. Але цей процес відбувається настільки швидко, що навколишнє середовище великих міст вже не в змозі повністю задовольняти всі біологічні і соціальні потреби людей. Це, перш за все забруднення повітря і води різними промисловими і побутовими відходами; надмірні звукові навантаження; кліматичний дискомфорт; недостатня кількість зелених насаджень. Так, шумове забруднення утворюють стукіт потягів гул літаків, будівельної техніки, шум заводських цехів, автотранспорту, побутової техніки. Тривалі збільшені шумові навантаження нерідко приводять до зниження слуху, роздратування, втрати сну і інших порушень нормальної діяльності організму. Небезпечний рівень шуму для організму людини створює також гучна музика. В даний час проекти забудови міст розробляють з урахуванням карти міського шуму. Планують об'їзні дороги для автотранспорту, а також транспортні розв’язки усередині міст, трамваї замінюють тролейбусами. Велику увагу надають максимальному захисту мікрорайонів, окремих будинків, учбових закладів, лікарень дитячих садів, бібліотек. Для регулювання шумового режиму використовують природні і штучні «екрани», зелені насадження. Передбачаються також перенесення під землю деяких будов, наприклад гаражів, підстанцій, автобаз і т.д. Розробляються транспортні засоби з мінімальним рівнем шумового забруднення. Будівництво нових і реконструкція старих міст сприяє поліпшенню умов життя і здоров’я населення. Для цього доцільно зупинити зростання великих міст, слід проектувати міста з меншою кількістю населення. Науковий підхід до містобудування повинен враховувати максимальну охорону навколишнього середовища. Формування міського ландшафту має два аспекти: утворення сприятливих санітарно-гігієнічних умов і просторову організацію будівництва житла. Пошуки раціональних способів розселення людей цікавлять багато архітекторів які досліджують можливості розміщення міст, як на поверхні, так і під землею, пропонують освоєння Світового океану акваполісами (плавучими містами), створюють моделі космічних селищ.

Сучасне місто розширюють, захоплюючи нові земельні ділянки, придатні для сільськогосподарського виробництва. Одним з можливих шляхів зростання міст буде їх просторовий розвиток по вертикалі. Перспективне науково обгрунтоване будівництво просторових структур міста на основі досліджень біоніки з використанням гнучких конструкцій вертикальних форм будов. Вони надійні і здатні витримати динамічні навантаження. Підземне будівництво передбачає розміщення в першому ярусі пішохідних переходів, торгових крапок, побутових служб, гаражів, стоянок; в другому — автомобільних розв’язок, пересадкових вузлів. На третьому, глибинному ярусі розміститися метрополітен. Таке місто майбутнього забезпечить чистий, без вихлопних газів, повітря, працюватимуть кондиціонери, очисники повітря, пристрої для освітлення і опалювання. Все це створює нормальні умови для короткочасного перебування там людини. Необхідно визнати, що екологічна ситуація в багатьох містах України украй незадовільна. Це, перш за все, торкається великих промислових міст Півдня (Запоріжжя, Дніпропетровська, Донецької області) де забруднення навколишнього середовища унаслідок діяльності промислових підприємств досягло дуже високих показників. Наша столиця — місто Київ до недавніх часів була еталоном екологічно чистого міста. Проте останнім часом, особливо після катастрофи на Чорнобильській атомній електростанції, вона занесена в список 70 міст миру яким загрожує екологічна небезпека і клімат, пожити в гірській або сільській місцевості, біля лісу або моря. З відкриттям в сучасній медицині ефективних препаратів природні чинники не втратили свого оздоровчого значення. Порушення природної рівноваги приводить до розбалансування цілісної системи «людина — навколишнє середовище». Забруднення повітря, води, грунту, продуктів харчування, шумові навантаження, стресові ситуації в результаті прискореного ритму життя, негативно відображаються на здоров’я людини як фізичному, так і психічному.

2. Способи боротьби з забрудненням повітря вихлопними газами автомобілів

Вихлопний газ (газ, що відходить) — відпрацьоване в двигуні робоче тіло. Є продуктами окислення і неповного згоряння вуглеводів пального. Викиди вихлопних газів — основна причина перевищення допустимих концентрацій токсичних речовин і канцерогенів в атмосфері великих міст, утворення смогів, які є частою причиною отруєння в замкнутих просторах.

Кількість що виділяються в атмосферу автомобілями забруднюючих речовин визначається масовим викидом газів і складом газів, що відходять.

Стимулом до скорочення обсягів передбачається зацікавленість у скороченні витрати палива (велика стаття витрат у автомобільному транспорті):

§ Колосальний вплив на кількість викидів (не рахуючи спалювання палива і часу) грає організація руху автомобілів у місті (значна частина викидів відбувається в пробках і на світлофорах). При вдалій організації можливе застосування менш потужних двигунів, при невисоких (економічних) проміжних швидкостях.

§ Істотно знизити вміст вуглеводнів у відходять газах, більш ніж в 2 рази, можливо застосуванням в якості палива попутних нафтових (пропан, бутан), або природного газу, при тому, що головний недолік природного газу — низький запас ходу, для міста не настільки значущий.

§ Крім складу палива, на токсичність впливає стан та налаштування двигуна (особливо дизельного — викиди сажі можуть збільшуватися до 20 разів і карбюраторного — до 1,5−2 разів змінюються викиди оксидів азоту).

§ Значно знизити викиди (знижено витрату палива) в сучасних конструкціях двигунів з інжекторним живленням стабільної збідненої сумішшю неетильованого бензину з установкою каталізатора, газових двигунах, агрегатах з нагнітачами і охолоджувачами повітря, застосуванням гібридного приводу. Однак подібні конструкції сильно здорожують автомобілі.

§ Випробування показали, що ефективний спосіб зниження викидів оксидів азоту (до 90%) і в цілому токсичних газів — уприскування в камеру згоряння води.

Вважається, що поширення подібних норм на райони з нормальною екологічною обстановкою може створювати зайві витрати [5, 6].

Перелік використаної літератури

1. Електронний ресурс: http://badis.narod.ru/home/nauka/fiziologya/fizov_stm.html

2. Електронний ресурс: http://fiziologiya.narod.ru/energy.html

3. В. М. Покровского, Г. Ф. Коротько. Физиология человека.

4. Електронний ресурс: http://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: http://uk.wikipedia.org/wiki/Вихлопні_гази

6. Електронний ресурс: http://www.npblog.com.ua/index.php/ekologiya/fotohimichnij-smog.html