Климат и здоровье человека

КЛИМАТ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА 
 
Деятельность человека, связанная с организацией отдыха, досуга в выходные дни, туризма и здравоохранения, немыслима без биоклиматологического анализа и оценки окружающей среды. 
 
Влияние погоды и климата на человека известно давно, но интерес к этой проблеме возрос лишь в последние десятилетия XX века. Главной причиной этого интереса может было ускорившиеся изменения естественного климата, которое происходит в быстрорастущих городах, в промышленных районах и в тех регионах, где имеет место загрязнение окружающей среды и нарушение экологического равновесия.  
 
При исследованиях воздействия климата на человека приходится учитывать одновременное влияние на организм многочисленных, изменяющихся вне времени климатических факторов (солнечную радиацию, температуру, влажность и давление воздуха, ветер и т.д.). Изменение погоды влияет на глубину и частоту дыхания, на скорость кровообращения, на снабжение кислородом клеток и тканей организма, на углеводный, солевой, липидные водные обмены, на мышечный тонус.  
 
Биоклиматологами было выявлено, что определенному состоянию погоды соответствует определенный уровень биохимических процессов, протекающих в клетках и обеспечивающих выработку в организме тепла и отдачу его в окружающую среду для поддержания температуры внутренних частей тела на изотермическом уровне. Эмпирическим путем установлено, что физиологический механизм, включая нервы, мускулы, циркуляционную и дыхательную системы, оптимально работает только в узком температурном диапазоне.  
 
В летние месяцы, особенно в июле-августе, в ряде районов Приморья, особенно на южном побережье края, устанавливаются такие погодные условия, при которых в окружающем воздухе ощущается «атмосфера теплицы», представляющая собой воздействие влажного жаркого воздуха в сочетании со значительным снижением парциальной плотности кислорода в окружающей среде. Существует тесная связь между кислородным бюджетом организма и содержанием кислорода во вдыхаемом воздухе.  
 
По оценке специалистов, при нормальном дыхании в покое через легкое за сутки проходит 10-15 м3 воздуха. Кондиционирование воздуха в легкие при дыхании играет чрезвычайно важную роль в адаптации человека к различным погодным условиям.  
 
В биоклиматологии выработаны специальные оценки душной погоды. Так, принято считать день душным, если в одни из сроков метеорологических наблюдений парциальное давление (упругость водяного пара) достигает или превышает 18.8 гПа.  
 
Интенсивность духоты определяется в баллах от 1 до 10 при диапазоне парциального давления водяного пара соответственно от 18.8 до 36.8 гПа. Нижний предел духоты соответствует температуре воздуха 16.8°C и относительной влажности 100%, т.е. душная погода при температуре ниже указанной, как правило, не отмечается. При повышении температуры выше 25° тепла создаются наиболее дискомфортные условия, вызывающие не только снижение работоспособности, но и общего состояния.  
 
При повышении влажности воздуха, препятствующей испарению с поверхности тела человека, тяжело переносится жара и усиливается действие холода. К тому же при влажном воздухе увеличивается и опасность различных воздушных инфекций. Поскольку в норме значение температуры тела у человека постоянно, а температура среды меняется все время, организм должен оперативно менять уровень выделения тепла. Кожа увлажняется, испарение влаги отнимает лишнее тепло, возникает некоторый освежающий эффект. Если же рецепторы сигнализируют об охлаждении, дрожь и гусиная кожа служат нам согревающими процедурами.  
 
При экстремальных термических условиях у человека наблюдаются нарушения кровообращения и перегрузка центральной нервной системы. Поэтому создание искусственного климата в рабочих помещениях, спортивных залах и т.п. с температурой в пределах +20…+23°C и относительной влажностью не более 50-60% приводит к заметному повышению производительности труда, улучшению самочувствия и пр.  
 
Считается, что метеочувствительность - отличительный признак жителей больших городов, поскольку, находясь в постоянной изоляции от природы, они не всегда могут заблаговременно ощутить наступление ненастья и с достаточной заблаговременностью подготовиться к нему. В результате организм получает своевременно «погодный удар». Аналогичный стресс получает организм, когда на достаточно кратковременный отдых люди уезжают совершенно в иные климатические условия, где другой ультрафиолет и другие метеопараметры. В сельской местности, на природе такого резкого ухудшения самочувствия, как правило, не происходит даже при резкой смене погоды.  
 
Естественно, что при длительном проживании человека в одной и той же местности со временем происходит адаптация к особенностям погодных и климатических условий. При этом организм реализует две формы адаптации к климату: генетическую и приобретенную. К приобретенной адаптации относится акклиматизация человека после достаточно длительного пребывания в другой климатической зоне по сравнению с той, в которой находился ранее. Можно сказать, что население умеренных широт проходит своеобразную ежегодную акклиматизацию при смене четырех сезонов года.  
 
Повлиять на погоду мы, конечно, не в состоянии, но вот помочь своему организму пережить тяжелый период совсем несложно. Для этого следует, прежде всего, уменьшить физическую активность, занятия в полную силу спортом, снизить напряженную умственную работу, способную вызвать переутомление, избегать ссор и других стрессовых.

Влияние изменений климата на здоровье человека 
 
Нарушения здоровья, связанные с изменчивостью и изменением климата, зависят от популяционной уязвимости и адаптационной способности человека. Окружающая нас среда - источник множества постоянно действующих возмущений. Они практически на всех уровнях, включая молекулярный, внутриклеточный, межклеточный и т.д., воздействуют на самочувствие человека и его регуляторные механизмы. 
 
Изучение феномена чувствительности живого организма к погоде имеет многовековую историю. Древние ученые (Гиппократ, Аристотель, Авиценна, Парацельс Лейбниц, Гете, Ломоносов и многие другие) в своих научных медицинских трактатах и исследованиях обращали внимание на влияние времен года, метеорологических и астрономических явлений на состояние здоровья человека. 
 
Особенно эта тема стала очень популярной в последнее время, и люди всё чаще прислушиваются к информации о солнечной активности и к прогнозу погоды. Однако вопрос о влиянии процессов, происходящих на Солнце, до сих пор еще недостаточно изучен, хотя учёные, работающие в этой области, и пытаются прогнозировать солнечные вспышки и корональные выбросы, геомагнитные бури и другие явления, связанные с процессами в космосе. Учитывая важность данной проблемы, в мировом научном сообществе в конце ХХ века было решено выделить новое самостоятельное направление - «космическая погода ».  
 
Выдающийся гелиобиолог А.Л. Чижевский еще в 1924 г. отметил, что «Человеческий организм – коллоидная система, которая претерпевает постоянные изменения, обладает утонченной чуткостью ко всяким внешним воздействиям и колебаниям. Любые колебания, которые могут и не доходить до уровня сознания приводят к нарушению равновесия в организме. Особенно резки колебания метеорологических элементов, так как они способны производить на человеческий и животный организм сильнейшие эффекты»12. Именно А.Л. Чижевский одним из первых обратил свое научное внимание на связи солнечной активности и возникновение эпидемиологических заболеваний, а также создал учение об аэроионизации, где впервые изучал эффекты влияния «живого» и мертвого» воздуха на здоровье человека и стал автором изобретений и цикла работ по аэроионификации. 
 
В России имеется большой опыт изучения влияния погоды на здоровье человека, в том числе и экстремальных погодных явлений. К настоящему времени накоплено достаточное количество фактов, подтверждающих значение влияния гелиогеофизических и космопланетарных факторов как в процессе эволюции «живого вещества» на планете Земля, так и развитии целого ряда синдромов и состояний, связанных с нарушениями здоровья не только отдельного индивида, но и популяции в целом.  
 
Рост численности любых региональных экстремумов погоды, которые связывают с изменением климата, вызывает многочисленные негативные последствия, особенно в развивающихся странах. Только в 1998 г. катастрофы, вызванные экстремальными погодными явлениями, принесли человечеству такие потери, сумма которых превысила стоимость всех катастроф с 1980 г. С конца ХХ века наблюдается увеличение частоты и интенсивности экстремумов, что увеличивает риск здоровья людей, материальных ценностей, экосистем13. Проведенные учеными оценки показывают, что изменения климата не приводят к возникновению нового типа воздействий ОС, однако общее потепление и увеличивающаяся изменчивость погодных условий имеют тенденцию усиливать эффекты климатообусловленных экологических детерминант здоровья. Можно выделить в отдельную группу экстремальные погодные явления как фактор риска для здоровья. 
 
К экстремальным погодным явлениям, касающимся здоровья человека можно отнести: 
 
·     Волны тепла, ведущие к заболеваниям и случаям смерти, обусловленным перегревом организма. 
 
·     Выпадение осадков, влекущее за собой вспышки заболеваний, передающимся водным путем, а в некоторых регионах кровососущими насекомыми. 
 
·     Аномалии осадков, влекущие за собой наводнения/засухи. 
 
·     Грозы и высокую влажность воздуха, ведущую к кратковременному увеличению респираторными и сердечнососудистыми заболеваниями. 
 
Увеличение частоты и экстремумов уже наблюдается и может ускориться по мере дальнейшего потепления, что неизбежно приведет к увеличению опасности для здоровья людей, материальных ценностей, экосистем и т.п. Наибольшее влияние на организм человека все же оказывают кратковременные процессы, связанные с резкой сменой погодообразующих факторов, таких как температура и влажность воздуха, давление, ветер. Частые и резкие колебания температуры, давления и влажности, большая амплитуда их изменений наблюдаются в периоды вторжения холодного воздуха, когда сначала давление падает, а в последующем - растет и формируется антициклон. Такая ситуация наиболее опасна для тех, у кого слабая сердечнососудистая система - отмечается увеличение числа инфарктов и инсультов. Климатические факторы сказываются и на развитие аллергических и инфекционных заболеваний, таких как вазомоторный ринит, сенная лихорадка, бронхиальная астма, малярия, желтая лихорадка и др. 
Создание единой научно-практической программе по изучению влияния изменений климата на здоровье человека 
 
В XXI веке все большее внимание ученых уделяется изучению комплексного влияния солнечной активности, погоды и климата, состояния ОС на здоровье человека. Как показывают результаты анализа мнений населения, более половины жителей нашей планеты уверены, что погода влияет на их самочувствие.  
 
Исследования, проведенные в рамках государственной программы «Солнце-климат-человек» (СО РАН, Новосибирск) в 1979-1986 гг., показали высокую значимость для здоровья человека сочетанного воздействия метеорологических, геомагнитных и гравитационных возмущений. Были выявлены особенности реагирования на геофизические возмущения здорового и больного организмов. Определенный успех достигнут в долгосрочном медицинском гелиометеопрогнозировании и разработке методов коррекции и профилактики метеотропных реакций. В этот период была подготовлена программа «ГЛОБЭКС» (1990 - 1996 годы), которая планировала проведение Глобального синхронного эксперимента в различных регионах Земли, отличающихся климатическими, геомагнитными и гравитационными факторами. Основной задачей реализации программы «ГЛОБЭКС» было дальнейшее расширение фундаментальных представлений о функционировании человеческого организма в единстве космобиосферных взаимодействий для выработки более совершенных методов профилактики и коррекции гелиометеотропных реакций как процессов рассогласования внутренних ритмов с ритмами Солнечной системы и биосферы Земли. К сожалению, экономические и политические условия тех лет не позволили реализовать данный эксперимент. 
 
В XXI веке зоне в особого риска находится т.н. «группа роста» (12-25 лет), т. к. в современном обществе они являются достаточно уязвимой частью населения, особенно в мегаполисах, где уровень утомляемости и заболеваемости подростков высок в связи с неблагоприятной экологической обстановкой. Нервно-психическое напряжение, стрессовые ситуации, снижающие адаптивные возможности организма и работоспособность, являются атрибутом жизни молодого поколения. К сожалению, практически нет исследовательских работ, посвященных гелиометеочувствительности подростков. 
 
В связи с нарастающим негативным действием космогелиогеофизических факторов на здоровье населения, влиянием социального стрессирования, общему ухудшению здоровья нации, инновационным подходом по изучению влияния всех этих факторов, включая и природные факторы среды, на организм человека является создание единой научно-практической программы. Для подготовки программы необходимо обобщить бесценный опыт ученых ХХ века и, используя современные достижения науки, выработать инновационные методы решения поставленной задачи. Программа должна иметь государственный статус, позволяющий на основе применения современных информационно-коммуникативных технологий (ИКТ) обмениваться информационными ресурсами, включающими базы знаний и банки данных, передовые технологии, средства телекоммуникации и вычислительной техники, и т.д. В реализации программы должны участвовать ведущие специалисты России, т.к. принцип междисциплинарности «через комплексность и системность идти к целостности». 
 
На основе такой программы станет возможной расширение фундаментальных представлений о функционировании человеческого организма в единстве космо-биосферных взаимодействий и разработка комплексных методов оценки биотропности космической и земной погоды, а также выработка более совершенных методов профилактики и коррекции гелиометеотропных реакций как процессов рассогласования внутренних ритмов с ритмами Солнечной системы и биосферы Земли.  
 
Главная идея программы – разработка многопользовательской Интернет системы для сбора, обработки и анализа космогелиогеофизических и экологических факторов и их связи с различными природными, социальными и техногенными факторами. Создание виртуального центра, объединяющего междисциплинарные исследования будет координировать работу и разрабатывать научно-обоснованные критерии оценки биоэффективности определенных экстремальных ситуаций. Организация такой информационной системы будет способствовать крайне важной на современном этапе развития науки координации работ по проведению совместных синхронных экспериментов в географических регионах страны. Например, подготовка электронных биометеорологических карт на основе ГИС – технологий позволит достичь международного уровня представления специализированных прогнозов погоды. 
 
Важнейшей задачей является разработка новых современных (с учетом региональности) критериев оценки воздействия погоды и климата на человека и определения возможности прогноза погоды для медицинских целей.  
 
Объективная оценка механизмов воздействия космогелиогеофизических факторов на здоровье человека является условием для создания Службы медицинского геофизического и метеопрогнозирования на основе современных информационных технологий, проект которой для СССР был подготовлен еще в 1975 г. в СО РАН В.П. Казначеевым, Н.Р. Деряпой, В. И. Хаснуллиным.  
 
Реализация программы даст возможность интеграции международных междисциплинарных исследований в области гелиобиологии, метеорологии, климатологии, биометеорологии, биоклиматологии, космической медицины и других смежных наук. Сотрудничество учреждений Гидрометеослужбы и национального здравоохранения позволит создать современные классификации погодных комплексов для прогноза метеопатических реакций и состояний ухудшения здоровья. Именно такой инновационный подход позволит организовать работу ученых различных областей знаний и выработать совместную программу научных исследований, унифицировать методики и выработать критерии оценки.  
 
В РГГМУ на протяжении многих лет ведется научная работа по оценке биотропности космической и земной погоды. Нами разрабатывается Концепция исследований по определению возможности прогноза и оценки биотропности воздействия космогелиогеофизических факторов на здоровье человека. В основе концепции – комплексный учет биоинформационных связей явлений внешней среды и научно обоснованная оценка биотропности погоды. Первым шагом реализации концепции является создание биометеорологической информационной системы (БИС) . Нами разработаны автоматизированные модули, которые позволяют проводить подготовку архивов биоклиматической и биометеорологической информации по регионам. Дальнейшее развитие БИС позволит определить биоклиматические особенности регионов, выявить комфортные районы для проживания людей и эффективного использования биоклиматических ресурсов, оценить гелиометеорологические реакции организма. 
 
В рамках концепции разрабатывается проект «Эффекты экстремальных воздействий изменения климата на здоровье человека и разработка систем раннего предупреждения о волнах тепла». Основной задачей проекта является биометеорологическое обоснование и разработка структуры и принципов функционирования систем раннего предупреждения (СРП) об опасных для здоровья человека эффектах, вызванных воздействием экстремальных температур (волн тепла).  
 
Используемые научные подходы и методы направлены на разработку трех ключевых компонентов системы, которые должны обеспечить:  
 
1) надежный прогноз волн тепла, основанный на локальных индикаторах теплового стресса – синоптико-метеорологический компонент;  
 
2) понимание зависимости состояния человека от текущих погодных условий, основанное на количественной оценке взаимосвязи заболеваемости и смертности с погодой, прежде всего с температурой воздуха во всем диапазоне наблюдаемых температур, а также оценка негативных проявлений заболеваемости и смертности в различных группах населения (анализ экстремально жарких летних периодов последних лет) – биометеорологический компонент;  
 
3) разработку эффективных превентивных мер по снижению степени риска здоровью человека, обеспечиваемых ранним предупреждением – здравоохранительный (социальный) компонент.  
 
Проект предусматривает многоуровневый подход, который «масштабирует» план отклика, исходя из заблаговременности и оправдываемости прогноза погоды. В частности, базовый, или пассивный отклик планируется как предупреждение населения об экстремальных температурах через СМИ; активный отклик включает оповещение и приведение в готовность системы здравоохранения, а также принятие заранее спланированных предупредительных мер, максимально адаптированных к региональным и местным условиям.  
 
Ожидаемые научные результаты включают: заполнение ключевых пробелов в научном обосновании мер по адаптации населения к неблагоприятным последствиям продолжительных высоких температур; эпидемиологическую оценку потенциальных воздействий повышенных температур воздуха на заболеваемость и смертность населения; идентификацию уязвимостей к тепловому стрессу, включая выделение особо уязвимых групп населения; подготовку рекомендаций по разработке и внедрению СРП путем широкого обмена опытом. Результаты исследования могут послужить базисом для организации региональных (областных, городских) служб раннего предупреждения.  
 
Будущее научное развитие гелиометеопрофилактики должно быть высокотехнологичным видом оказания медицинской помощи, включающим: 
 
1.   Переход на непрерывный профилактический интеллектуальный телемониторинг на основе системы сложных устройств, управляющих решений и непрерывного контекстного анализа поступающей информации. 
 
2.     Современную электронную и компьютерную технику в виде интеллектуальных медицинских приборов, оснащенных все более сложными вычислительными системами, позволяющим моделировать (визуальный прогноз) с помощью мультимедиа-технологий состояние организма с заданной степенью достоверности. 
 
3.     Широко развитые международные телекоммуникационные сети. 
 
Создание технологий оздоровления, эффективное использование режимных, курортно-оздоровительных и лечебно-профилактических мероприятий, современной медицинской аппаратуры и лекарственных препаратов, создание службы гелиометеопрогнозирования позволит значительно снизить степень выраженности гелиометеотропных реакций людей, что является важным условием для сохранения ресурсов и резервов здоровья нации. 
 
Именно сейчас наступило время, когда на основе достижений ученых многих поколений, при внедрении ИКТ задачи информатизации оценки биотропности погоды и климата могут быть решены.