Душная погода в городах связана со многими факторами окружающей среды. В первую очередь это связано с глобальным потеплением климата, парниковым эффектом, истощением озонового слоя, загруженностью дорог автотранспортом, различными выбросами промышленности, что влияет на жизнедеятельность человека и его здоровье.

Хорошо известно, что человек довольно длительное время может пребывать или даже проживать в местах абсолютных экстремумов отрицательных и положительных температур. Однако, существование и деятельность человека возможны, если температура его тела будет поддерживаться в состоянии гомотермии (постоянства температуры) на уровне 36–37° С. Температура тела может понижаться (повышаться) при глубоком стрессовом состоянии организма (болевой синдром, психоэмоциональное напряжение, тепловой удар, холодовой стресс). Однако такие ситуации сравнительно редкие, и поэтому можно утверждать, что постоянство температуры внутренних частей тела – есть биологический закон человеческого организма [2].

Физиологическая реакция на перегрев состоит в немедленном увеличении высвобождения тепла организмом через систему кровообращения и потоотделения. Поступающее к поверхности тела избыточное тепло рассеивается в основном за счет увеличения конвекции и излучения [2]. Следует подчеркнуть, что повышение обмена происходит не только при пониженных температурах, но и при повышенных температурах, что связано с необходимостью компенсации перегрева за счет усиленного потоотделения.

В летний период влажность воздуха оказывает заметное влияние на теплоощущение человека. Известно, что при влажности 80 % уже при температуре 25° С жара становится невыносимой, а при влажности около 20 % даже температура воздуха 40° C с переносится легко. Физиологами установлено, что лучше всего человеком переносится влажность 30–60 %. В пределах этих значений колебания влажности при разных температурах почти не ощутимы человеком. При эколого-климатической характеристике территории используют широко известный в комплексной климатологии показатель «душных погод». Условно душным днем считают день, когда наблюдается совместное сочетание таких факторов как высокая температура воздуха, как правило, выше 20° С и парциальное давление водяного пара более 18,8 гПа. Душная погода вызывает отрицательные реакции в организме человека и вызывает нарушение теплообмена.

По Шпангенбергу степень ощущения духоты зависит от длительности ее воздействия. Проведенные им исследования показали, что, чем дольше ощущается духота, тем она сильнее чувствуется, и чем сильнее она ощущается, тем дольше она наблюдается. Слабая духота более чем в 90 % случаев длится менее 5 часов, сильная духота держится больше 5 часов [1].

Нами установлено, что ощущение духоты в условиях городской экосистемы наблюдается чаще, чем в пригороде. Согласно методике В.Ф. Овчаровой [4], в целом повторяемость душных дней на территории Предбайкалья незначительна – 1–3 дня в течение летнего периода. Однако в отдельные годы при стационировании антициклона и формировании жаркой погоды на рассматриваемой территории резко возрастает число душных погод. Например, в июне–августе 2000–2001 гг. в Иркутске наблюдалось 13–18 дней с душной погодой. Причем, непрерывная продолжительность душной погоды в течение дня колебалось от 2 до 10 часов.

При переездах из одной климатической зоны в другую во время акклиматизации люди часто жалуются на ощущение недостатка воздуха, на общую слабость и снижение работоспособности. Такая же картина наблюдается и в привычном климате при так называемых «душных» погодах, т.е. в те дни, когда повышается температура и увеличивается влажность воздуха.

Ученых заинтересовал вопрос, почему даже при небольших колебаниях метеорологических условий (увеличение влажности на 10–20 %, повышение температуры на 5–10° С, снижение атмосферного давления на 10–15 мм. рт. ст.) у некоторых людей появляется ощущение удушья, боли в сердце, суставах и т.д., учащаются случаи инфарктов миокарда, мозговых инсультов [4].

Известно, что еще в самом начале 20 века некоторые исследователи видели причину многих жалоб, связанных с погодой, в недостатке кислорода во вдыхаемом воздухе.

Многие ученные связывают появление различных болезненных симптомов и явлений при смене погоды с изменением содержания кислорода в воздухе. Одна из причин заключается в том, что в настоящее время прочно утвердилось не вполне обоснованное мнение, будто кислород в атмосферном воздухе находится в строго определенном количестве, изменяясь незначительно в зависимости от различных гигиенических условий.

В настоящее время для характеристики содержания кислорода в воздухе используются такие физические параметры как процентное содержание кислорода в воздухе, примерно равное 21 % по объему и 23 % по весу. Причем, необходимо отметить, что процентное содержание кислорода в воздухе в зависимости от географической широты местности действительно изменяется незначительно. Так, в северных широтах процент содержания кислорода в воздухе лишь несколько выше (20,94 %), чем в южных (20,44 %). Между тем плотность воздуха, а следовательно, и плотность кислорода при изменении метеорологических условий колеблется довольно значительно.

Безусловно, организму не безразлично, 238 г/м³ кислорода находится в воздухе или 344 г/м^3. Ведь хорошо известно, что в зимнее, умеренно морозные солнечные дни, когда плотность кислорода в воздухе в 1,5 раза больше, чем в жаркую и влажную погоду, значительно «легче» дышится [4].

Плотность кислорода в воздухе определяется по формуле Клапейрона–Менделеева, выведенной из уравнения состояния газов:

где ρО₂ – плотность кислорода в г/м³; Р – давление воздуха в мб.; e- абсолютная влажность воздуха в мб.; R – газовая постоянная, равная 2,87*10⁶ cgs; Т – абсолютная температура, равная 273 + температура воздуха в °С; 0,2315 – доля кислорода по весу в абсолютно сухом воздухе.

Плотность кислорода, являясь производной трех основных метеорологических элементов, изменяется прямо пропорционально давлению и обратно пропорционально температура и в некоторой степени – влажности воздуха [4].

Таким образом, парциальная плотность кислорода в воздухе – в отличие от его парциального давления и процентного содержания – является более точным и более тонким критерием оценки содержания кислорода в воздухе. Прежде всего, этот параметр дает не относительные, а абсолютные значения содержания кислорода в воздухе и, кроме того, он учитывает состояние основных метеорологических элементов (давления, температуры и влажности воздуха).

В течение суток плотность кислорода в г. Иркутске, как показали наши исследования, изменяется так: в ночные и ранние утренние часы плотность кислорода выше по сравнению с дневными и вечерними часами. Минимум плотности приходится на 12 часов, максимум – на 06 часов (Рис 1.).

Рис. 1. Суточный ход плотности кислорода в воздухе за январь 1995 года

Согласно нашим исследованиям, амплитуда суточных колебаний, т.е. разность между максимальными и минимальными величинами плотности кислорода за сутки, по среднемесячным данным, минимальна зимой и максимальна летом. Наиболее резкие перепады плотности кислорода в воздухе наблюдаются при переходе от утренних часов к дневным.

Междусуточная изменчивость плотности кислорода в атмосферном воздухе, т.е. изменение ее от одного часа предыдущих суток к тому же часу последующих, может быть довольно значительна. В г. Иркутске в отдельные дни, особенно в переходные сезоны года, плотность кислорода в воздухе может снижаться на 20–25 г/м³. в теплый период года таких резких междусуточных колебаний плотности кислорода в воздухе не наблюдается.

Таким образом, в холодный период года амплитуда суточных колебаний плотности кислорода в воздухе наименьшая, а междусуточная изменчивость – наибольшая. В теплый период года, наоборот, амплитуда суточных колебаний наибольшая, а междусуточная изменчивость наименьшая. В переходные периоды года отмечаются значительные колебания, как в течение суток, так и от суток к суткам.

Изменение плотности кислорода в воздухе в сезонном аспекте показывает довольно четкое повышение плотности кислорода в воздухе в осенне-зимние месяцы с максимумом в январе и снижение в весенне-летние месяцы с минимумом в июле.

При анализе выявились важные закономерности изменения плотности кислорода в атмосферном воздухе при различных синоптических процессах. Каждая форма термобарического образования характеризуется особым ходом изменения плотности кислорода в атмосферном воздухе.

В воздухе закрытых помещений плотность кислорода меньше, чем в атмосферном воздухе, на 10–15 % зимой и 1–5 % летом. Вот почему пребывание на открытом воздухе можно совершенно обосновано рассматривать как лечение кислородом, или естественную оксигенотерапию.

Таблица 1

Среднеквадратичное отклонение плотности кислорода

Месяцы
Январь	32,50
Апрель	103,12
Июль	379,72
Октябрь	116,33

Среднеквадратичное отклонение сильно колеблется и показывает, насколько в среднем отдельные значения отклоняются от средней плотности кислорода. В г. Иркутске в июле среднеквадратичное отклонение наибольшее и наименьшее в январе. Оно отличается даже более чем в 2 раза.

Т.А. Липатова, О. Дедова

Литература:

1. Ассман Д. Чувствительность человека к погоде. – Л.: Гидрометеоиздат, 1966. – 247 с.
2. Исаев А.А. Экологическая климатология. – М.: Научный мир, 2001. – 458 с.
3. Климат Иркутска / Под ред. Ц.А. Швер, Н.П. Форманчук. – Л.: Гидрометеоиздат, 1981. – 246 с.
4. Овчарова В.Ф. В какую погоду нам трудно дышится? // Природа. – 1968. – № 8. – С. 28–33.