Введение

Материалы по гигиене физического воспитания и спорта составлены с целью оказания помощи студентам факультета физической культуры в подготовке и проведе­нии лабораторных экспериментов, а также для изучения основных гигиенических принципов, требований и рекомендаций по организации занятий физической культурой и спортом (обеспечения возможности достижения спортсменами высоких результатов без ущерба для здоровья).

Авторы-составители стремились максимально доступно и доходчиво, и в то же время научно излагать необходимые теоретические сведения по конкретным вопросам гигиены физического воспитания и спорта. Для повышения активности и самостоятельности студентов при проведении практических работ авторами тщательно отбирались наиболее простые в определении, адекватные информативные показатели, которые отражают современные научные взгляды и представления о различных фак­торах внешней среды и их воздействии на здоровье людей. Детально рассмотрены вопросы нормирования физических нагрузок для лиц разного возраста и пола при занятиях физической культурой и спортом, проблемы гигиенического обеспечения физической культуры и занятий отдельными видами спорта.

Тема 1. Инструментальное исследование состава различных сред

ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: Изучить теоретические сведения и овладеть методами инструментального исследования состава различных сред.

Теоретические сведения

Здоровье человека в значительной степени зависит от чистоты окружающей среды. Важнейшими компонентами внешней среды являются воздух и вода, без по­требления которых жизнь человека невозможна.

К основным гигиеническим показателям качества воздушной среды относят:

• физические свойства воздуха (температуру, влажность, скорость движения, атмосферное давление, уровень солнечной радиации, электрическое состояние, уро­ вень ионизирующей радиации);

• химический состав (концентрацию и соотношение химических постоянных составляющих, наличие или отсутствие химических загрязнителей посторонних га­ зов, уровень ионизации);

• наличие или отсутствие различных механических примесей (органической или неорганической пыли, дыма, сажи);

- уровень бактериального загрязнения (наличие или отсутствие микроорганиз­мов).

Из воздуха в процессе дыхания потребляется только кислород О₂, который обес­печивает нормальное протекание окислительных процессов, лежащих в основе по­лучения энергии. Одним из продуктов энергетического обмена является углекислый газ СО₂. Этот газ образуется в результате окислительно-восстановительных про­цессов, протекающих в организме людей и животных, горения топлива, гниения органических веществ.

Количество углекислого газа в атмосфере колеблется от 0,03 до 0,04%. В воздухе городов концентрация углекислого газа увеличивается за счет промышленных выб­росов - до 0,045%, в жилых и общественных зданиях (при плохой вентиляции) - до 0,6-0,8%. Взрослый человек в покое выделяет в среднем 22 л углекислоты в час, а при физической работе - в 2-3 раза больше. Признаки ухудшения самочувствия у человека появляются только при продолжительном вдыхании воздуха, содержащего 1,0-1,5% углекислого газа, выраженные функциональные изменения - при концентрации 2,0-2,5%; резко выраженные симптомы (головная боль, общая сла­бость, одышка, сердцебиение, понижение работоспособности) - при 3-4%

Гигиеническое значение углекислого газа заключается в том, что он служит кос­венным показателем общего загрязнения воздушной среды помещений. Параллель­но с увеличением его содержания повышаются температура, относительная влаж­ность, запыленность воздуха, изменяется его ионный состав, главным образом за счет увеличения положительных ионов. Гигиенической нормой содержания угле­кислого газа в воздухе жилых и служебных помещений, спортивных залов считается концентрация 0,1%. Соответственно, во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе содер­жание, О₂ равняется 20,95 и 16,6%, а СО₂ - 0,03 и 4%. В замкнутом пространстве помещения, где длительно находятся дети, постепенно уменьшается содержание 0₇ и увеличивается количество СО₂.

Установить различие в содержании С0₂ во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе можно с помощью клапанов Мюллера. Принцип действия прибора основан на том, что при дыхании через мундштук вдыхаемый воздух всегда будет проходить через пробирку А, а выдыхаемый - через пробирку Б. При этом находящаяся в обеих пробирках баритовая вода будет контактировать с воздушными смесями, содер­жащими различное количество углекислого газа. В пробирке, через которую про­ходит большее количество углекислого газа, образуется больше нерастворимой соли ВаСО₂ Выпадая в осадок, она вызывает помутнение раствора, что легко фиксиру­ется визуально.

Вода используется в организме для смачивания и разжижения пищи, гидролиза сложных соединений, поддержания определенной вязкости крови, терморегуляции, выведения продуктов обмена и других целей. Следовательно, она должна поступать в организм систематически и в должном количестве. Очень важно качество воды.

Недоброкачественная питьевая вода может быть причиной;

• инфекционных заболеваний и гельминтозов, связанных с загрязнением водоемов бытовыми сточными водами;

• заболеваний, обусловленных необычным природным составом воды;

• заболеваний, связанных с попаданием в воду химических веществ превышен­ного происхождения.

Водным путем передаются такие заболевания, как брюшной тиф, холера, паратифы, амебная и бактериальная дизентерия, инфекционный гепатит, гельмин-тозы и ряд других.

Для анализа качества воды используются органолептические (с помощью орга­нов чувств), химические и бактериологические методы исследования,

Запах, цвет и прозрачность - те свойства, которые могут быть определены органами чувств человека. Мутная, окрашенная в какой-либо цвет или имеющая неприятный запах и вкус вода неполноценна в санитарно-гигиеническом отношении даже в том случае, если она безвредна для организма человека. Это обусловлено тем, что к мутной, окрашенной и неприятно пахнущей воде человек испытывает неприятное чувство, достигающее иногда отвращения. Ухудшение свойств воды отрицательно сказывается на водно-питьевом режиме, рефлекторно влияет на многие физиологические функции, в частности на секреторную деятельность желудка.

Прозрачность - важный показатель чистоты воды. Под прозрачностью воды понимается способность воды пропускать свет и делать видимыми предметы, на­ходящиеся на определенной глубине. Прозрачность воды определяется количеством содержащихся в ней механических и химических примесей. Мутная вода всегда подозрительна в эпидемиологическом отношении, так как в ней создается питательная среда для различных микроорганизмов, а значительная мутность препятствует свободному проникновению в глубь водоема солнечных ультрафиолетовых лучей и их бактерицидному действию на микроорганизмы.

Прозрачность питьевой воды должна быть не менее 30 см, а воды плаватель­ных бассейнов - 20 см.

Цвет. Питьевая вода должна быть бесцветной. Окраска воды, как и ее мутность, делает воду неприятной для питья. Совершенно бесцветная вода встречается редко, например, в подземных водоносных слоях. В открытых водоемах вода обычно имеет тот или иной оттенок. Желтоватый оттенок чаще всего свидетельствует о наличии в воде солей железа или гуминовых веществ, образующихся в процессе гниения или разложения растительных остатков. Он характерен для воды болот. Зеленоватый цвет воде придают микроводоросли.

Запах» Чистая питьевая вода не должна иметь никакого запаха. Любой запах указывает на присутствие в воде либо продуктов биологического распада растительных или животных организмов, либо каких-либо химических соедине ний, посторонних для питьевой воды.

Запах сероводорода указывает на возможное наличие в воде патогенных микроорганизмов, но иногда это - лишь следствие избыточного количества в воде солей серной кислоты, например сернистого, железа. Чаще всего это характерно для определенных минеральных вод.

Фенольный, смоляной и другие запахи свидетельствуют о возможном загрязнении воды промышленными сточными водами, запах хлора - об избыточных концентрациях остаточного хлора, используемого для обеззараживания питьевой воды и воды в плавательных бассейнах (выше 0,5-0,6 мг в 1 л воды).

Вкус. Питьевая вода не должна иметь посторонних привкусов. Вкус воды зави­сит от ее минерального состава, температуры, концентрации растворенных в ней газов (кислорода и углекислого газа). Кипяченая вода менее вкусна вследствие потери газов и двууглекислых солей кальция и магния. Изменение вкуса воды или появление неприятного вкуса свидетельствует о возможном наличии в ней органических веществ, продуктов распада различных органических веществ животного или растительного происхождения.

Микроскопическое исследование существенно дополняет органолептический анализ. Оно осуществляется с помощью микроскопов различной конструкции и позволяет определять показатели бактериологического загрязнения воды.

Существуют следующие показатели бактериологического загрязнения воды:

• Микробное число воды - общее количество микробов, содержащихся в I мл воды. Микробное число воды показывает, насколько благоприятны или неблагоп риятны условия для жизни микробов. В норме в I мл водопроводной воды не должно быть более 100, а в колодезной - более 1000 микробов. В бассейнах допускается до 1000 микробов в I мл воды.

• Титр кишечной палочки - наименьший объем воды, в котором обнаружива­ется одна кишечная палочка. Кишечная палочка, обычно обитающая в толстом кишечнике человека и животных, служит показателем свежего загрязнения воды экскрементами животных и человека. В соответствии с гигиеническими нормами титр кишечной палочки для водопроводной питьевой воды установлен не менее 300 мл (только в этом количестве, а не в меньшем допускается обнаружение одной кишечной палочки). Для колодезной воды титр кишечной палочки не должен быть менее 100. Вода бассейнов должна соответствовать качеству питьевой воды, но для нее допускается титр 100.

• Индекс кишечной палочки - количество кишечных палочек в 1л воды. Индекс кишечной палочки - 3 (наличие в 100 мл воды не более трех кишечных палочек).

Гигиеническим показателем качества воды является также наличие в ней яиц гельминтов. В питьевой воде и воде крытых бассейнов яйца гельминтов должны отсутствовать. В открытых бассейнах допускается не более I яйца гельминта в I м³ воды.

Флора и фауна воды. ГОСТ «Вода питьевая» не допускает содержания в пить -

евой воде видимых на глаз водных организмов.

Доброкачественная питьевая вода должна отвечать следующим гигиеническим требованиям:

1. не содержать патогенных микробов и других возбудителей заболеваний;

2. быть безвредной по химическому составу;

3. обладать хорошими органолептическими свойствами.

Кроме внешней среды, на здоровье человека влияет и состояние его внутренних органов. Сохранение зубов, предохранение слизистой оболочки рта от воспаления и исключение целого ряда других болезней могут быть достигнуты только при тща­тельном уходе за ротовой полостью.

Микроскоп - увеличительный прибор, который представляет собой штатив на подковообразной ножке, К штативу на кронштейне прикреплен подвижный пред­метный столик с пружинными зажимами для фиксации препаратов.

Оптическая часть микроскопа состоит из окуляров, объективов и осветительного устройства.

Окуляры помещаются в верхней части тубуса; они обозначаются цифрами, по­казывающими собственное увеличение окуляров (7х, 10х, 15х).

Объективы - наиболее важная и ценная часть микроскопа, определяющая его оптическую мощность. (Чтобы определить общее увеличение микроскопа, умно­жают величину собственного увеличения объектива на увеличение окуляра.) Объек­тивы разделяются на сухие и иммерсионные. Сухие объективы ( 8х, 40х) применяются обычно при небольших увеличениях (400-600 раз), при которых между объективом и препаратом находится слой воздуха. При этом, ввиду разницы по­казателей преломления стекла препарата и воздуха, часть световых лучей отклоняется и не попадает в глаза наблюдателя. При изучении микроорганизмов почти постоянно пользуются иммерсионным, или масляно-погруженным объективом, дающим большее увеличение (900-1350 раз). В этом случае между объективом и предметным стеклом помещают кедровое масло, показатель преломления которого близок к показателю преломления стекла, и между стеклом и линзой устанавливается гомогенная среда (стекло препарата - кедровое масло -стекло объективов). Объективы ввинчиваются в нижнюю часть тубуса, называемую револьвером. К осветительному устройству относятся зеркало и конденсор с диафрагмой, находящейся под предметным столиком. Зеркало подвижное двустороннее, одна сторона его плоская, другая вогнутая. При дневном свете пользуются плоским зеркалом, при искусственном освещении - вогнутым»

Конденсор состоит из двух линз, при помощи которых лучи, идущие от зеркала, конденсируются и направляются на плоскость препарата.

При микроскопировании с дневным светом конденсор должен быть поднят до уровня предметного столика; при искусственном освещении конденсор опускают до тех пор, пока при малом увеличении изображение источника света не появится в плоскости препарата. Интенсивность света регулируется находящейся под кон-денсором диафрагмой, которая при помощи рычага может суживаться и расши­ряться наподобие зрачка глаза.

Для установки объекта на фокус, тубус передвигают вверх и вниз с помощью двух систем. Для грубого передвижения служит кремальер, или макрометрический винт; им пользуются при слабых увеличениях, а также при сильных объективах для первоначальной, грубой установки. Для более точной установки служит мик­рометрический винт, полный оборот которого передвигает тубус на 0,1 мм. Мик­рометрический винт является одной из наиболее слабых и ломких частей микроскопа, и обращаться с ним необходимо особенно осторожно.

ЗАДАЧИ ЗАНЯТИЯ

Экспериментально обосновать необходимость проведения таких гигиенических мероприятий, как:

проветривание жилых и рабочих помещений;

гигиеническая оценка воды, предназначенной для употребления в пищу, и кипячение предназначенной для питья воды из природных источников;

регулярное мытье рук перед едой и чистка зубов.

МАТЕРИАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Клапаны Мюллера, баритовая вода (насыщенный при обычной температуре вод­ный раствор гидроокиси бария Ва ОН₂) , спирт, вата, микроскоп, предметные и покровные стекла, стеклянные палочки и пробирки с водопроводной и дистилли­рованной водой, а также водой из природного источника.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗАДАНИЯ

1. С помощью клапанов Мюллера установить, что в выдыхаемом воздухе угле­ кислого газа больше, чем во вдыхаемом. Для этой цели заполнить обе пробирки клапана баритовой водой так, чтобы концы длинных трубок были погружены в воду. Продезинфицировать мундштук спиртом и взять его в рот. Дышать через мундштук до тех пор, пока жидкость в обеих пробирках не будет резко отличаться по степени помутнения. Зафиксировать результаты опыта.

2. Определить органолептические свойства воды.

В три пробирки налить воду дистиллированную, водопроводную и из природного источника. Сравнить их по запаху, прозрачности, цвету, температуре, вкусу. Зафик­сировать различия, сделать выводы. ( см. табл. 1).

3. Провести микроскопические исследования состава воды.

На три чистых предметных стекла нанести последовательно по капле воды ди­стиллированной, водопроводной и из природного источника. Зимой, когда при­родные источники воды покрыты льдом, воду, близкую по составу к природной, можно приготовить заранее. Для этого за 3-4 дня до занятий нужно взять 100-200 мл кипяченой воды и положить туда 1-2 г почвы или небольшой пучок сухой травы. Вода берется кипяченая, т. к. в обычной водопроводной воде содержится много

хлора, губительно действующего на микроорганизмы. Накрыв капли воды покров­ными стеклами, рассмотреть анализируемые объекты под микроскопом сначала под малым, а затем под большим увеличением. Обратить внимание на наличие большого количества микроорганизмов в воде природного источника. Т. к. микро­организмы, живущие в воде, прозрачны, при сильном освещении они просвечиваются и становятся малозаметными. Необходимо отрегулировать освещение, перемещая конденсор. Повысить контрастность объектов можно, добавив в воду чернила «Радуга» до слабого ее окрашивания. Описать данные наблюдения. Сделать выводы.

4. Провести микроскопирование зубного налета.

Концом спички, где нет серы, движениями вдоль коренных зубов собрать налет, оседающий на поверхности зубной эмали. Прижимая спичку к предметному стеклу, сделать мазок и сразу же накрыть его покровным стеклом, предохраняя тем самым от высыхания.

Рассмотреть мазок под микроскопом при малом и большом увеличении. Повы­сить контрастность объектов можно путем окрашивания. Обратить внимание на многообразие пищевых остатков и микроорганизмов. Зафиксировать результаты наблюдений. Сделать выводы о необходимости полоскания рта после еды и чистки зубов перед сном.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1) Какие гигиенические показатели качества воздушной среды вы знаете?

2) Каково гигиеническое значение углекислого газа?

3) Назначение, устройство и принцип действия клапанов Мюллера.

4) Почему необходимо регулярно проветривать жилье и рабочие помещения?

5) Как оценить качество воды из природного источника, не имея специального оборудования?

6) Опишите значение органолептических свойств воды.

7) Перечислите показатели бактериологического загрязнения воды, указав значение каждого.

8) Почему необходимо кипятить воду, взятую из водоемов?

9) Чем вызвана необходимость чистки зубов перед сном?