При проветривании допускается кратковременное снижение температуры: Об утверждении СанПиН 2.4.1.3147-13 «Санитарно-эпидемиологические требования к дошкольным группам, размещенным в жилых помещениях жилищного фонда» (с изменениями на 14 августа 2015 года) – РТС-тендер

Разное

Содержание

Зима в детском саду: советы гигиениста

Не за горами наступление холодов, которые, как правило, вносят коррективы во многие сферы деятельности человека. Функционирование детских садов — не исключение. Холодная, нередко ветреная, с перепадами температуры и снегопадами погода требует от администрации дошкольной образовательной организации дополнительных усилий для создания безопасных условий пребывания детей. Как подготовить территорию и здание детского сада к приходу холодного времени года? На что нужно обратить внимание при организации зимой прогулок и занятий физической культурой на открытом воздухе? Какие изменения необходимы в зимнем рационе питания детей?

 

Среди основных мероприятий, которые необходимо провести заранее, до наступления холодов, — проверка исправности системы отопления. В качестве обогревательных приборов в дошкольных образовательных организациях могут использоваться радиаторы, трубчатые нагревательные элементы, встроенные в бетонные панели. Температура поверхности обогревательных приборов должна быть не выше 80 °С. Для профилактики ожогов и травм у детей отопительные приборы оборудуют регуляторами температуры и ограждают съемными деревянными решетками. Древесно-стружечные плиты и полимерные материалы для этой цели не используют, т. к. при нагревании они могут выделять загрязняющие вещества. В дошкольных образовательных организациях не допускается использование переносных обогревательных приборов, а также приборов с инфракрасным излучением.

До наступления холодов необходимо позаботиться и об утеплении здания детского сада. При утеплении окон следует сохранить возможности для проветривания групповых и спален с помощью фрамуг и форточек, а также убедиться в том, что ничего не мешает их полноценному открытию. Важной мерой в сохранении оптимального воздушно-теплового режима в помещениях детского сада является оборудование входа в здание двойным, а в северных регионах — тройным тамбуром.

Глубина тамбура должна составлять не менее 1,6 м.

Температура воздуха в угловых помещениях должна быть на 2 °С выше, чем это нормируется санитарными правилами для помещений с постоянным пребыванием детей с учетом климатической зоны (+21… +24 °С). В зимний период температура пола в групповых помещениях, расположенных на первом этаже, должна поддерживаться на уровне не ниже +22 °С. Проветривание групповых помещений проводят в отсутствие детей и заканчивают за 30 минут до их возвращения с прогулки или занятия. Самые эффективные варианты проветривания — сквозной и угловой. В спальных помещениях в холодное время года его заканчивают за 10 минут до отхода детей ко сну. Длительность проветривания помещений в зимний период определяется температурой воздуха снаружи, направлением ветра, эффективностью функционирования отопительной системы. При проветривании допускается кратковременное снижение температуры воздуха в помещении, но не более чем на 2–4 °С. Контроль за температурой воздуха во всех помещениях длительного пребывания детей осуществляют с помощью бытового термометра, прикрепленного на высоте 0,8–1,0 м на внутренней стене.

Участок детского сада зимой должен поддерживаться в состоянии, пригодном для прогулок и физкультурных занятий дошкольников. Одно из главных требований по уходу за территорией — регулярная уборка снега, для чего в наличии, а также исправности должен быть соответствующий инвентарь. Особого внимания требуют дорожки, групповые площадки, навесы. Эта важная мера направлена, кроме прочего, на профилактику травматизма детей и взрослых. По мере необходимости следует проводить обработку участка, особенно дорожек, ступенек, противогололедными средствами. Выбор должен быть сделан в пользу самых безопасных для здоровья детей средств, использование которых не приводит к загрязнению почвы участка, не вредит зеленым насаждениям. Очень важно своевременно удалять наледь на крыше здания детского сада, а также сосульки, свисающие с нее. У входа в детский сад необходимо разместить скребки, коврики, решетки — все то, что поможет удалить снег с обуви детей.

Не секрет, что в деле укрепления здоровья детей самыми продуктивными являются занятия физической культурой на открытом воздухе. Их рекомендуют проводить круглогодично хотя бы раз в неделю. Для детей 5–7 лет такая возможность сохраняется и в зимний период в случае безветренной погоды и при температуре воздуха не ниже -15 °С. Что же касается

прогулки, то при указанных выше погодных условиях для детей до 4 лет ее не проводят, а для детей постарше — сокращают продолжительность. Если температура воздуха опускается ниже -20 °С, а скорость ветра превышает 15 м/с, прогулки отменяют и для детей 5–7 лет, проживающих в средней полосе.

 

Обратите внимание!

В холодное время года занятия в бассейне рекомендуется проводить после прогулки. Если это не удается, то для предупреждения переохлаждения детей следует выдержать перерыв перед их выходом на улицу не менее 50 минут.

 

Чтобы зимняя прогулка была полноценной и прошла интересно, педагогу нужно позаботиться о соответствующих поре года спортивном инвентаре и игрушках. Обязательно должны проводиться подвижные игры, чтобы избежать переохлаждения детей.

По мнению специалистов, дошкольный возраст — самый благодатный для обучения детей ходьбе на лыжах и катанию на коньках. Этот факт также нужно учитывать при планировании прогулок и физкультурных занятий.

 

Это важно! В районах Крайнего Севера территория детского сада обеспечивается ветро- и снегозащитой.

 

В условиях суровой зимы прогулки можно организовывать на отапливаемых верандах с принудительной вентиляцией, площадь которых определяется из расчета не менее 2 м2 на ребенка. Температура воздуха на этих верандах должна быть не ниже +12 °С.

Зимой короткий световой день, поэтому в целях безопасности участок детского сада обеспечивается искусственным освещением. Мощность его должна быть такой, чтобы уровень освещенности составлял не менее 10 лк на земле в темное время суток. Для детского сада, в котором воспитываются слепые и слабовидящие дети, этот показатель составляет не менее 40 лк.

Короткий световой день и суровые погодные условия в северных регионах нашей страны требуют от администрации дошкольной образовательной организации дополнительных мер по профилактике у детей ультрафиолетового голодания, гиподинамии и гиповитаминозов. Восполнить недостаток ультрафиолетового излучения поможет использование специальных ультрафиолетовых ламп в системе общего освещения. В групповых, спальнях, палатах изолятора или фотариях устанавливают одну лампу на 5 м2 площади помещения при экспозиции 240 минут или одну лампу на 10 м2 площади при экспозиции 480 минут в течение дня. Высота подвеса лампы должна составлять 2,5 м. На лампы должно быть оформлено заключение о возможности их использования в дошкольных образовательных организациях.

При формировании детского меню в зимний период следует руководствоваться принципами функционального питания, которые предполагают включение в рацион продуктов с повышенной биологической ценностью, способных благотворно влиять на здоровье. Это продукты, содержащие биологически активные добавки, обогащенные незаменимыми пищевыми веществами, пробиотики и др. В целях профилактики гиповитаминоза в рацион питания детей включают витаминизированные продукты. Кроме того, можно прибегнуть к искусственной витаминизации. Ответственность за проведение витаминизации продуктов, организацию приема детьми витаминных препаратов несет медицинский работник детского сада.

На зимнее время, как правило, приходится подъем заболеваемости гриппом

. Основной мишенью эпидемии чаще всего становятся дети. Своевременная противогриппозная вакцинация позволит уберечь их от заболевания. Ее организация предполагает проведение подготовительной работы с воспитанниками, а также их родителями.

Степанова М. И., зав. лабораторией обучения и воспитания НИИ гигиены и охраны здоровья детей и подростков ФГБУ «Научный центр здоровья детей» РАМН, д-р мед. наук

О рекомендациях по режиму проветривания и влажной уборки в образовательных организациях

В зимний период года, в том числе в связи с сезонным подъемом заболеваемости ОРВИ, гриппом и сохранения рисков распространения новой коронавирусной инфекции, особенно актуальным является вопрос соблюдения нормируемых параметров микроклимата (температуры, относительной влажности, скорости движения воздуха) в образовательных организациях для детей и подростков (школы, детские сады).

В результате жизнедеятельности людей в воздух помещений поступают вещества, выделяемые кожей, грязной одежной, остатками пищи; повышаются температура и влажность воздуха, возрастает концентрация углекислого газа. Если в группе, классе есть больные дети то при кашле, чихании в воздух попадают вирусы, бактерии.

В воздухе закрытых помещений всегда есть пыль, вместе с воздухом пылевые частицы попадают в дыхательные пути ребенка и механически раздражают слизистую оболочку, более нежную, чем у взрослых.

Степень качества воздуха находится в прямой зависимости от числа детей и длительности их пребывания в помещении.

В теплообмене ребенка с окружающей средой очень значимы влажность и скорость движения воздуха. Как повышенная, так и пониженная влажность отрицательно влияет на организм ребенка. Для поддержания оптимального воздушного режима в помещениях детских организаций важно регулярно удалять отработанный воздух и заменять его наружным.

Проветривание

Школа

Учебные помещения проветриваются во время перемен, а рекреационные — во время уроков.

До начала занятий и после их окончания необходимо осуществлять сквозное проветривание помещений (при наличии 2-х смен обучения – после каждой смены).

Детские сады

Проветривание в групповых проводится не менее 10 минут в отсутствие детей, и заканчивается за 30 минут до их прихода с прогулки или занятий. В спальнях сквозное проветривание проводится до укладывания детей.

Продолжительность сквозного проветривания определяется погодными условиями, направлением и скоростью движения ветра, эффективностью работы отопительной системы. При проветривании допускается кратковременное снижение температуры воздуха в помещении, но не более чем на 2°С.

Уроки физической культуры и занятия спортивных секций следует проводить в хорошо аэрируемых помещениях.

Не допускается сквозное проветривание помещений в присутствии детей, проветривание через туалетные комнаты.

При хорошем отоплении, эффективной работе системы вентиляции, правильной организации проветривания помещений нормативные параметры микроклимата обеспечить нетрудно. Это значит, что дети, находясь в образовательной организации в комфортных условиях, будут меньше подвержены заболеваниям, в том числе инфекционным.

Влажная уборка

Влажная уборка в образовательных организациях, ее кратность и качество проведения также играет большую роль в профилактике гриппа, ОРВИ и новой коронавирусной инфекции. 

Согласно п. 2.3 санитарно-эпидемиологических правил 3.1/2.4.3598-20 в условиях сохранения рисков распространения новой коронавирусной инфекции в организации должны проводиться противоэпидемические мероприятия, включающие:

уборку всех помещений с применением моющих и дезинфицирующих средств и очисткой вентиляционных решеток (далее — генеральная уборка) непосредственно перед началом функционирования Организации;

обеспечение условий для гигиенической обработки рук с применением кожных антисептиков при входе в Организацию, помещения для приема пищи, санитарные узлы и туалетные комнаты;

ежедневную влажную уборку помещений с применением дезинфицирующих средств с обработкой всех контактных поверхностей;

генеральную уборку не реже одного раза в неделю;

обеспечение постоянного наличия в санитарных узлах для детей и сотрудников мыла, а также кожных антисептиков для обработки рук;

регулярное обеззараживание воздуха с использованием оборудования по обеззараживанию воздуха и проветривание помещений в соответствии с графиком учебного, тренировочного, иных организационных процессов и режима работы Организаций;

организацию работы сотрудников, участвующих в приготовлении и раздаче пищи, обслуживающего персонала с использованием средств индивидуальной защиты органов дыхания (одноразовых масок или многоразовых масок со сменными фильтрами), а также перчаток. При этом смена одноразовых масок должна производиться не реже 1 раза в 3 часа, фильтров — в соответствии с инструкцией по их применению;

мытье посуды и столовых приборов в посудомоечных машинах при максимальных температурных режимах. При отсутствии посудомоечной машины мытье посуды должно осуществляться ручным способом с обработкой столовой посуды и приборов дезинфицирующими средствами в соответствии с инструкциями по их применению либо питание детей и питьевой режим должны быть организованы с использованием одноразовой посуды.

Кроме того, согласно п. 2.11.2 санитарных правил СП 2.4. 3648-20 все помещения образовательной организации подлежат ежедневной влажной уборке с применением моющих средств.

Влажная уборка в спальнях проводится после ночного и дневного сна, в спортивных залах и групповых помещениях не реже 2 раз в день.

Спортивный инвентарь и маты в спортивном зале ежедневно протираются с использованием мыльно-содового раствора. Ковровые покрытия ежедневно очищаются с использованием пылесоса. Ковровое покрытие не реже одного раза в месяц подвергается влажной обработке. После каждого занятия спортивный, гимнастический, хореографический, музыкальный залы проветриваются в течение не менее 10 минут.

Столы в групповых помещениях промываются горячей водой с моющим средством до и после каждого приема пищи.

Стулья, пеленальные столы, манежи и другое оборудование, а также подкладочные клеенки, клеенчатые нагрудники после использования моются горячей водой с мылом или иным моющим средством; нагрудники из ткани -стираются.

Игрушки моются в специально выделенных, промаркированных емкостях.

Приобретенные игрушки (за исключением мягконабивных) перед использованием детьми моются проточной водой с мылом или иным моющим средством, безвредным для здоровья детей.

Пенолатексные, ворсованные игрушки и мягконабивные игрушки обрабатываются согласно инструкции производителя.

Игрушки, которые не подлежат влажной обработке (мытью, стирке), допускается использовать в качестве демонстрационного материала.

Игрушки моются ежедневно в конце дня, а в группах для детей младенческого и раннего возраста — 2 раза в день. Кукольная одежда стирается по мере загрязнения с использованием детского мыла и проглаживается.

Туалеты, столовые, вестибюли, рекреации подлежат влажной уборке после каждой перемены.

Уборка учебных и вспомогательных помещений проводится после окончания занятий, в отсутствие обучающихся, при открытых окнах или фрамугах.

При организации обучения в несколько смен, уборка проводиться по окончании каждой смены.

Уборка помещений интерната при общеобразовательной организации проводится не реже 1 раза в день.

При выполнении всех вышеуказанных мероприятий вероятность заболеваний ОРВИ, гриппом и новой коронавирусной инфекцией среди детей резко снижается.

Роспотребнадзор: Соблюдение параметров микроклимата в школе и детсадах снижает заболеваемость среди детей — Агентство городских новостей «Москва»

Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (Роспотребнадзор) дала рекомендации по режиму проветривания и влажной уборки в образовательных организациях, сообщается пресс-служба ведомства.

«В зимний период года, в том числе в связи с сезонным подъемом заболеваемости ОРВИ, гриппом и сохранения рисков распространения новой коронавирусной инфекции, особенно актуальным является вопрос соблюдения нормируемых параметров микроклимата (температуры, относительной влажности, скорости движения воздуха) в образовательных организациях для детей и подростков (школы, детские сады)», — говорится в сообщении.

Как поясняется, в результате жизнедеятельности людей в воздух помещений поступают вещества, выделяемые кожей, грязной одежной, остатками пищи; повышаются температура и влажность воздуха, возрастает концентрация углекислого газа. Если в группе, классе есть больные дети, то при кашле, чихании в воздух попадают вирусы, бактерии. Степень качества воздуха находится в прямой зависимости от числа детей и длительности их пребывания в помещении. В теплообмене ребенка с окружающей средой очень значимы влажность и скорость движения воздуха. Как повышенная, так и пониженная влажность отрицательно влияет на организм ребенка. Для поддержания оптимального воздушного режима в помещениях детских организаций важно регулярно удалять отработанный воздух и заменять его наружным.

Так, в школе учебные помещения проветриваются во время перемен, а рекреационные — во время уроков. До начала занятий и после их окончания необходимо осуществлять сквозное проветривание помещений. В детских садах проветривание в групповых проводится не менее 10 минут в отсутствие детей, и заканчивается за 30 минут до их прихода с прогулки или занятий. В спальнях сквозное проветривание проводится до укладывания детей. Продолжительность сквозного проветривания определяется погодными условиями, направлением и скоростью движения ветра, эффективностью работы отопительной системы. При проветривании допускается кратковременное снижение температуры воздуха в помещении, но не более чем на 2 градуса.

«Влажная уборка в образовательных организациях, ее кратность и качество проведения также играет большую роль в профилактике гриппа, ОРВИ и новой коронавирусной инфекции. Согласно п. 2.3 санитарно-эпидемиологических правил в условиях сохранения рисков распространения новой коронавирусной инфекции в организации должны проводиться противоэпидемические мероприятия, включающие: уборку всех помещений с применением моющих и дезинфицирующих средств и очисткой вентиляционных решеток непосредственно перед началом функционирования организации; обеспечение условий для гигиенической обработки рук с применением кожных антисептиков при входе в организацию, помещения для приема пищи, санитарные узлы и туалетные комнаты», — отмечается в материале.

Кроме того, следует делать ежедневную влажную уборку помещений с применением дезинфицирующих средств с обработкой всех контактных поверхностей и генеральную уборку не реже одного раза в неделю. Нужно обеспечить постоянное наличие в санитарных узлах для детей и сотрудников мыла, кожных антисептиков для обработки рук, а также проводить регулярное обеззараживание воздуха и проветривание помещений. Мытье посуды и столовых приборов в посудомоечных машинах необходимо выполнять при максимальных температурных режимах. При отсутствии посудомоечной машины мытье посуды должно осуществляться ручным способом с обработкой столовой посуды и приборов дезинфицирующими средствами.

«Влажная уборка в спальнях проводится после ночного и дневного сна, в спортивных залах и групповых помещениях не реже двух раз в день. Спортивный инвентарь и маты в спортивном зале ежедневно протираются с использованием мыльно-содового раствора. Ковровые покрытия ежедневно очищаются с использованием пылесоса. Ковровое покрытие не реже одного раза в месяц подвергается влажной обработке. После каждого занятия спортивный, гимнастический, хореографический, музыкальный залы проветриваются в течение не менее 10 минут», — добавили в пресс-службе.

Помимо этого, стулья, пеленальные столы, манежи и другое оборудование, а также подкладочные клеенки, клеенчатые нагрудники после использования моются горячей водой с мылом или иным моющим средством; нагрудники из ткани — стираются. Игрушки моются в специально выделенных, промаркированных емкостях. Приобретенные игрушки (за исключением мягконабивных) перед использованием детьми моются проточной водой с мылом или иным моющим средством, безвредным для здоровья детей. Пенолатексные, ворсованные игрушки и мягконабивные игрушки обрабатываются согласно инструкции производителя.

Также туалеты, столовые, вестибюли, рекреации подлежат влажной уборке после каждой перемены. Уборка учебных и вспомогательных помещений проводится после окончания занятий, в отсутствие обучающихся, при открытых окнах или фрамугах. При организации обучения в несколько смен, уборка проводиться по окончании каждой смены. Уборка помещений интерната при общеобразовательной организации проводится не реже одного раза в день.

«При выполнении всех вышеуказанных мероприятий вероятность заболеваний ОРВИ, гриппом и новой коронавирусной инфекцией среди детей резко снижается», — заключили в Роспотребнадзоре.

Организация прогулок детей, физвоспитание в дошкольных образовательных организациях. Качество воздуха в помещениях

Здоровье детей во многом зависит от того, насколько правильно организован их режим дня, ежедневные прогулки и физическое воспитание. Немаловажную роль играет и качество воздуха в помещениях дошкольной организации, в первую очередь температура, относительная влажность воздуха, а также режим проветривания помещений.

Согласно СанПиН 2.4.1.3049-13 «Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы дошкольных образовательных организаций» (с изменениями и дополнениями), режим дня должен соответствовать возрастным особенностям детей и способствовать их гармоничному развитию. Максимальная продолжительность непрерывного бодрствования детей 3-7 лет составляет 5,5-6 часов, малышей до 3 лет — по медицинским рекомендациям. Продолжительность ежедневных прогулок должна быть 3-4 часа и зависит от климатических условий.

Физическое воспитание воспитанников дошкольных образовательных организаций должно быть направлено на улучшение их здоровья и развития, расширение функциональных возможностей организма, формирование двигательных навыков и качеств с учётом здоровья, возраста детей и времени года.

Рекомендуется использовать следующие формы двигательной активности: утреннюю гимнастику, занятия физической культурой в помещениях и на воздухе, физкультминутки, подвижные игры, спортивные упражнения, плавание и другие формы.

В теплое время года при благоприятных метеорологических условиях непосредственно образовательную деятельность по физическому развитию рекомендуется организовывать на открытом воздухе.

Качество воздуха в помещениях дошкольных организаций, его температура, правильно оборудованная и функционирующая система отопления и вентиляции имеют большое значение.

Ревизия, очистка и контроль эффективности работы вентиляционных систем осуществляется не реже одного раза в год.

Относительная влажность воздуха в помещениях, где пребывают дети, нормируется в пределах 40-60%, в производственных помещениях пищеблока и постирочной — не более 70%.

Все помещения дошкольной организации необходимо ежедневно проветривать через фрамуги или форточки. Длительность проветривания зависит от температуры наружного воздуха, направления ветра, эффективности отопительной системы.

Проветривание помещений проводится в отсутствие детей и заканчивается за 30 минут до их прихода с прогулки или занятий. Проветривание через туалетные комнаты и сквозное проветривание в присутствие детей не допускается. В тёплое время года в присутствие детей допускается широкая односторонняя аэрация всех помещений и дневной сон организуется при открытых окнах (избегая сквозняка).

При проветривании допускается кратковременное снижение температуры воздуха в помещениях, но не более чем на 2-4ºС.

Контроль за температурой воздуха во всех основных помещениях пребывания детей осуществляется с помощью бытовых термометров.

 

Разрешены ли ограждения из древесно-стружечных плит (далее — ДСП) на батареях и переносные обогреватели?

Ограждающие устройства отопительных приборов должны быть выполнены из материалов, не оказывающих вредное воздействие на человека. Ограждения из ДСП не используются.

Наряду с этим не допускается использование переносных обогревательных приборов, а также обогревателей с инфракрасным излучением.

28.09.2020 Роспотребнадзор напоминает о соблюдении температурного режима в образовательных учреждениях.

С наступлением осенне -зимнего сезона необходимо соблюдать требования к воздушно-тепловому режиму в помещениях образовательных учреждений.

В детских садах в соответствии с СанПиН 2.4.1.3049-13 «Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы дошкольных образовательных организаций» температура в приемных и игровых комнатах ясельных групп (возраст детей до 3 лет) должна составлять не ниже +22 — 24°C, младшей, средней, старшей групповых ячеек — не ниже +21 — 23°C; в спальнях всех групповых ячеек не ниже +19 — 20°C; в туалетных ясельных групп — не ниже +22 — 24°C, туалетных дошкольных групп- не ниже +19 — 20°C; в помещениях медицинского назначения — не ниже +22 — 24°C, в залах для музыкальных и физкультурных занятий- не ниже +19 — 20°C

 В школах в соответствии с СанПиН 2.4.2.2821-10 «Санитарно-эпидемиологические требования к условиям и организации обучения в общеобразовательных учреждениях» в учебных помещениях и кабинетах, кабинетах психолога и логопеда, лабораториях, актовом зале, столовой, рекреациях, библиотеке, вестибюле, гардеробе должна составлять 18 — 24 °C; в спортзале и комнатах для проведения секционных занятий, мастерских — 17 — 20 °C; спальне, игровых комнатах, помещениях подразделений дошкольного образования и пришкольного интерната — 20 — 24 °C; медицинских кабинетах, раздевальных комнатах спортивного зала — 20 — 22 °C, душевых — 24 — 25 °C, санитарных узлах и комнатах личной гигиены должна составлять 19 — 21 °C, душевых — 25 °C.

Относительная влажность воздуха помещений должна составлять 40 — 60%.

Для контроля температурного режима все основные помещения пребывания детей, учебные помещения должны быть оснащены бытовыми термометрами. Не допускается использование переносных обогревательных приборов, а также обогревателей с инфракрасным излучением!

Все помещения образовательных учреждений должны регулярно проветриваться. Длительность проветривания зависит от температуры наружного воздуха, направления ветра, эффективности отопительной системы. Одностороннее проветривание допускается и в присутствии детей в помещении, сквозное проветривание в присутствии детей не проводится. При проветривании допускается кратковременное снижение температуры воздуха в помещении, но не более чем на 2 — 4 °C.

Соблюдение требований температурного режима, режима проветривания помещений образовательных учреждений является одним из главных мероприятий по профилактике гриппа и острых респираторных вирусных инфекций, в том числе новой коронавирусной инфекции (COVID-19).

Персональный сайт — Внимание ГРИПП!!!

О соблюдении температурного режима в образовательных учреждениях в зимний период

В зимний период года, в том числе в связи с сезонным подъемом заболеваемости гриппом и ОРВИ, особенно важным является вопрос соблюдения температурного режима в образовательных учреждениях для детей и подростков (школах, садах ).

При пребывании детей в помещении, в воздух поступают вещества, выделяемые кожей, грязной одежной, остатками пищи; повышаются температура и влажность воздуха, возрастает концентрация углекислого газа. Если в группе, классе есть больные дети то при кашле, чихании в воздух попадают вирусы, бактерии.

В помещениях общеобразовательных организаций температура воздуха должна составлять:

  • в учебных помещениях и кабинетах, лабораториях, актовом зале, столовой, рекреациях, гардеробе – от 18 до 24°С;
  • в спортивном зале, комнатах для проведения секционных занятий, мастерских — от 17 до 20°С;
  • в медицинских кабинетах, раздевальных комнатах спортивного зала – от 20 до 22°С, в душевых – от 24 до 25°С.

В помещениях дошкольных образовательных организаций температура воздуха должна составлять:

  • в приемных, игровых ясельных групп – от 22 до 24°С, младшей, средней и старшей групп – от 21 до 23°С;
  • в спальнях всех групп – от 19 до 20°С;
  • в туалетных ясельных групп – от 22 до 24°С, дошкольных групп – от 19 до 20°С;
  • в зале для музыкальных и гимнастических занятий– от 19 до 20°С;
  • в зале с ванной бассейна – не <29°С, в раздевалке с душевой бассейна – от 25 до 26°С;
  • в помещениях медицинского назначения – от 22 до 24°С.

Для контроля за температурным режимом помещения должны быть оснащены бытовыми термометрами.

При хорошем отоплении, эффективной работе системы вентиляции, правильной организации проветривания помещений — нормативные параметры микроклимата обеспечить нетрудно. Это значит, что дети, находясь в образовательной организации в комфортных условиях, будут меньше подвержены заболеваниям, в том числе инфекционным.

19.02.2020

Управление федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по городу Санкт-Петербургу.

ЧТО ТАКОЕ ВИРУС ГРИППА?

Грипп-это воздушно-капельная инфекция, сопровождающаяся подъемом температуры тела до высоких цифр, тяжелым общим самочувствием, поражением эпителия слизистой

оболочки верхних дыхательных путей, чаще трахеи. Заболевание склонно к быстрому и глобальному распространению. Во время ежегодных эпидемий гриппа заболевает до 30% детей, основное количество заболевших приходится на маленьких детей до 5 лет. Вирус гриппа постоянно видоизменяется, что затрудняет борьбу с ним, заставляя ежегодно создавать новые противогриппозные вакцины.

В основном вирусы передаются от человека к человеку через кашель или чихание больного. Вирус может попасть в организм (в глаза, нос или рот) через руки при соприкосновении с инфицированной поверхностью.

ЧЕМ ОПАСЕН ГРИПП?

Известно, что грипп опасен своими осложнениями: синусит (воспаление носовых пазух), отит (воспаление среднего уха) и, конечно, пневмония (воспаление легких).

ГРИПП У ДЕТЕЙ С ХРОНИЧЕСКИМИ ЗАБОЛЕВАНИЯМИ

У детей, больных бронхиальной астмой, хроническими легочными заболеваниями, грипп приводит к обострению, приступами затруднения дыхания и осложняется пневмонией. Грипп у детей с неврологической патологией сопровождается тяжелыми расстройствами дыхания, нередко с летальным исходом. У больных с заболеваниями сердца он приводит к сердечной недостаточности. Грипп вызывает обострение сахарного диабета.

МЕРЫ ЕЗОПАСНОСТИ, КОГДА В ДОМЕ ЕСТЬ БОЛЬНОЙ

  1. Домашним стоит надеть маски.
  2. Чаще проветривайте квартиру.
  3. Несколько раз в день протирайте ручки дверей дезинфицирующими растворами.
  4. Выделите больному отдельную посуду и отдельные полотенца.
  5. Закладывайте в нос оксолиновую мазь или мазь «виферон».
  6. Перед сном можно полоскать рот раствором соды, настойкой календулы или эвкалипта, чтобы смыть скопившиеся за день вредные микробы.

Специфическая профилактика включает в себя только вакцинацию против гриппа.

Для проведения неспецифической профилактики:

* Научите детей часто мыть руки с мылом в течение 20 секунд. Воспитатели и родители тоже должны выполнять эту процедуру, что послужит хорошим примером для детей.

* Научите детей кашлять и чихать в салфетку или руку.

* Научите детей не подходить к больным ближе, чем на полтора – два метра.

* Заболевшие дети должны оставаться дома (не посещать дошкольные учреждения и школы), а также держаться на расстоянии от других людей, пока их состояние не улучшится.

* Это касается и заболевших работников детского дошкольного учреждения.

* Во время эпидемии необходимо воздерживаться от посещения магазинов, кинотеатров или других мест скопления людей.

* Чтобы не заболеть во время эпидемии вирусных заболеваний, можно принимать витамины и гомеопатические лекарственные средств. Прием поливитаминов, содержащих витамины A, C, D, E,

* Хронические заболевания верхних дыхательных путей обостряют и осложняют простудные заболевания. Помогут укрепить защитные силы организма ингаляции противовоспалительными травами (зверобоем, шалфеем, эвкалиптом, травы лучше не смешивать) или прополисом.

*Прием медикаментозных препаратов должен быть согласован с врачом.

Что делать, если ребенок заболел?

* Оставлять больного ребенка дома, кроме тех случаев, когда ему нужна медицинская помощь. Не отправлять его в школу или в дошкольное учреждение.
* Давать ребенку много жидкости (воду).
* Создать больному ребенку комфортные условия. Крайне важен покой.
* Если у ребенка жар, боль в горле и ломота в теле, необходимо дать ему жаропонижающие лекарства, которые пропишет врач с учетом возраста пациента.
* Если кто-либо в доме заболел, не допускать его контакта со здоровыми.
* Держать салфетки и корзину для использованных салфеток в пределах досягаемости больного.

Если ребенок имел контакт с больным гриппом, нужно поинтересоваться у врача о необходимости приема антивирусных лекарств, для предупреждения заболевания гриппом.

О соблюдении режима проветривания и влажной уборки в образовательных учреждениях

В зимний период года, в том числе в связи с сезонным подъемом заболеваемости гриппом и ОРВИ, особенно актуальным является вопрос соблюдения нормируемых параметров микроклимата (температуры, относительной влажности, скорости движения воздуха) в образовательных учреждениях для детей и подростков (школы, детские сады).

В результате жизнедеятельности людей в воздух помещений поступают вещества, выделяемые кожей, грязной одежной, остатками пищи; повышаются температура и влажность воздуха, возрастает концентрация углекислого газа. Если в группе, классе есть больные дети то при кашле, чихании в воздух попадают вирусы, бактерии.

В воздухе закрытых помещений всегда есть пыль, вместе с воздухом пылевые частицы попадают в дыхательные пути ребенка и механически раздражают слизистую оболочку, более нежную, чем у взрослых.

Степень качества воздуха находится в прямой зависимости от числа детей и длительности их пребывания в помещении.

В теплообмене ребенка с окружающей средой очень значимы влажность и скорость движения воздуха. Как повышенная, так и пониженная влажность отрицательно влияет на организм ребенка. Для поддержания оптимального воздушного режима в помещениях детских организаций важно регулярно удалять отработанный воздух и заменять его наружным.

Проветривание

Детские сады

Проветривание в групповых проводится не менее 10 минут через каждые 1,5 часа в отсутствие детей, и заканчивается за 30 минут до их прихода с прогулки или занятий. В спальнях сквозное проветривание проводится до укладывания детей.

Продолжительность сквозного проветривания определяется погодными условиями, направлением и скоростью движения ветра, эффективностью работы отопительной системы. При проветривании допускается кратковременное снижение температуры воздуха в помещении, но не более чем на 2°С.

Уроки физической культуры и занятия спортивных секций следует проводить в хорошо аэрируемых помещениях.

Не допускается сквозное проветривание помещений в присутствии детей, проветривание через туалетные комнаты.

При хорошем отоплении, эффективной работе системы вентиляции, правильной организации проветривания помещений нормативные параметры микроклимата обеспечить нетрудно. Это значит, что дети, находясь в образовательной организации в комфортных условиях, будут меньше подвержены заболеваниям, в том числе инфекционным.

Влажная уборка

Влажная уборка в образовательных учреждениях, ее кратность, качество проведения также играет большую роль в профилактике ОРВИ.

Детские сады

В помещениях пищеблока

ежедневно:

— мытье полов, удаление пыли и паутины, протирание радиаторов, подоконников;

еженедельно

— мытье стен с применением моющих средств, осветительной арматуры, очистка стекол от пыли и копоти.

один раз в месяц

— генеральная уборка с последующей дезинфекцией всех помещений, оборудования и инвентаря.

Все помещения детского сада убираются влажным способом с применением моющих средств не менее 2 раз в день при открытых фрамугах или окнах с обязательной уборкой мест скопления пыли (полов у плинтусов и под мебелью, подоконников, радиаторов и т.п.) и часто загрязняющихся поверхностей (ручки дверей, шкафов, выключатели, жесткая мебель и др.).

Влажная уборка:

Спальные — после ночного и дневного сна,

Групповые — после каждого приема пищи.

Спортивный зал — 1 раз в день и после каждого занятия. После каждого занятия проветривание в течение не менее 10 минут. Спортивный инвентарь ежедневно протирается влажной ветошью, маты — с использованием мыльно-содового раствора. Ковровые покрытия ежедневно очищаются с помощью пылесоса.

Ковры ежедневно пылесосят и чистят влажной щеткой или выбивают на специально отведенных для этого площадках хозяйственной зоны, затем чистят влажной щеткой.

Санитарно-техническое оборудование ежедневно обеззараживается независимо от эпидемиологической ситуации.

Генеральная уборка всех помещений и оборудования проводится один раз в месяц с применением моющих и дезинфекционных средств.

Окна снаружи и изнутри моются по мере загрязнения, но не реже 2-х раз в год (весной и осенью).

При выполнении всех вышеуказанных мероприятий вероятность заболеваний ОРВИ среди детей резко снижается.

20.02.20

 

Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы дошкольных образовательных учреждений

Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы дошкольных образовательных учреждений

Скачать PDF

Документ:СанПиН 2.4.1.1249-03
Название:Санитарно-эпидемиологические требования к устройству, содержанию и организации режима работы дошкольных образовательных учреждений
Начало действия:2003-06-20
Дата последнего изменения:2004-03-21
Завершения срока действия:2010-10-01
Вид документа:СанПиН
Область применения:Санитарные правила устанавливают санитарно-эпидемиологические требования к размещению, устройству, содержанию и организации режима работы в дошкольных образовательных учреждениях независимо от форм собственности и их подчиненности. Санитарные правила являются обязательными для исполнения всеми юридическими лицами и индивидуальными предпринимателями, деятельность которых связана с проектированием, строительством, реконструкцией, эксплуатацией ДОУ, воспитанием и обучением детей, а также для органов и учреждений, осуществляющих государственный санитарно-эпидемиологический надзор. Санитарные правила распространяются на все виды ДОУ, кроме компенсирующего.
Разработчики документа: ЦГСЭН в г. Москве(18), Департамент госсанэпиднадзора Минздрава России(100), НИИ гигиены и охраны здоровья детей и подростков Научного центра здоровья детей РАМН(3), Управление дошкольного образования Минобразования РФ,

Постраничный просмотр! Все страницы Отдельные страницы: &LT;&LT; 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 &GT;&GT;
венных зданиях и сооружениях.

2.6.2. Теплоснабжение зданий ДОУ следует предусматривать от тепловых сетей ТЭЦ, районных и местных котельных с резервным вводом. Допускается применение автономного или газового отопления.

В сельской местности в одноэтажных малокомплектных ДОУ по согласованию с учреждениями госсанэпиднадзора и пожарной инспекции допускается печное отопление. Не следует устанавливать железные печи.

2.6.3. В качестве нагревательных приборов могут использоваться: радиаторы, трубчатые нагревательные элементы, встроенные в бетонные панели.

2.6.4. Температура поверхности обогревательных приборов должна быть не более 80 °С.

Во избежание ожогов и травм у детей отопительные приборы следует ограждать съемными деревянными решетками.

Не следует использовать ограждения из древесностружечных плит и других полимерных материалов.

В угловых помещениях температура воздуха должна быть на 2 °С выше.

2.6.5. В зимний период температура пола в групповых помещениях, расположенных на первых этажах здания, должна быть не менее 22 °С.

2.6.6. Относительная влажность воздуха в помещениях с пребыванием детей должна быть 40 — 60 %, в кухне и постирочной — 60 — 70 %.

2.6.7. Все помещения ежедневно и неоднократно проветриваются в отсутствие детей. Наиболее эффективное — сквозное и угловое проветривание помещений.

Длительность проветривания зависит от температуры наружного воздуха, направления ветра, эффективности отопительной системы.

Сквозное проветривание проводят не менее 10 мин через каждые 1,5 ч. Проветривание проводят в отсутствие детей и заканчивают за 30 мин до их прихода с прогулки или занятий.

При проветривании допускается кратковременное снижение температуры воздуха в помещении, но не более чем на 2 — 4° (с учетом возраста детей).

Широкая односторонняя аэрация всех помещений в теплое время года допускается в присутствии детей.

Проветривание через туалетные комнаты не допускается.

2.6.8. В помещениях спален сквозное проветривание проводят до укладывания детей.

В холодное время года фрамуги, форточки закрывают за 10 мин до отхода ко сну детей; открывают во время сна с одной стороны и закрывают за 30 мин до подъема.

В теплое время года сон (дневной и ночной) организуют при открытых окнах (избегая сквозняка).

2.6.9. Помещения с постоянным пребыванием детей (групповые, игровые, спальни, комнаты для музыкальных и физкультурных занятий и др.) следует обеспечивать чистым свежим воздухом. Кратность обмена воздуха в 1 ч представлена в табл. 2.6.1.

Таблица 2.6.1

Температура воздуха и кратность воздухообмена в основных помещениях

TO0000006′>

Температура воздуха в °С

Кратность обмена воздуха в 1 ч

в IА, IБ, IГ климатич. подрайонах

во II, III климатич. районах и IВ, IД подрайонах

в IА, Б, Г

в других, за исключением IА, Б, Г

приток

вытяжка

приток

вытяжка

Приемные, игровые ясельных групп:

 

 

 

 

 

 

- младшей

24

23 — 22

2,5

1,5

1,5

- средней и старшей

23

22 — 21

2,5

1,5

1,5

Все страницы Постраничный просмотр:
&LT;&LT; 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 &GT;&GT;

Температура воздуха — обзор

Thermal Comfort

Терморегуляция — это физиологический процесс в организме человека, который регулирует и поддерживает внутреннюю внутреннюю температуру на уровне примерно 37 ° C (Wilson and Corlett, 2005). Отклонение от 37 ° C может привести к ухудшению здоровья, а любое отклонение на 2 ° C может привести к смерти.

Температурный комфорт описывает восприятие человеком своего непосредственного окружения, варьирующееся от ощущения слишком жаркого, умеренного или слишком холодного. Тепловой комфорт определяется как «состояние души, которое выражает удовлетворение тепловой средой» (Wilson and Corlett, 2005).Для человека становится очевидным, что он чувствует себя некомфортно, если происходят изменения в окружающей среде или экстремальные температурные условия. Температурный комфорт связан не только с температурой; это комбинация шести факторов окружающей среды и личности; температура воздуха, лучистая температура, влажность, воздушный поток, скорость обмена веществ и одежда, которую носят люди. Комбинация этих факторов может быть сложной, и из-за характера людей, испытывающих и выражающих собственное восприятие теплового комфорта, в группе пользователей, работающих в одной рабочей среде, может быть широкий диапазон мнений и уровней удовлетворения.Создание идеальной тепловой среды, подходящей каждому, может быть трудным. На примере комнатной температуры маловероятно, что более 60% людей сочтут ее «идеальной или комфортной» (McKeown and Twiss, 2004). Несмотря на трудности удовлетворения людей, важно оценить тепловую среду и факторы теплового комфорта.

Температура воздуха

Температура воздуха — это температура воздуха, окружающего человека, обычно измеряется в градусах Цельсия (° C) или градусах Фаренгейта (° F).Его традиционно измеряют с помощью ртутного стеклянного термометра, а в последнее время стали использовать термопары и термисторы (Wilson and Corlett, 2005).

Температура излучения

Температура излучения — это тепло, излучаемое источником тепла, таким как печь, огонь или солнце. Температура измеряется термометром с черным шаром и записывается в градусах Цельсия (° C) или градусах Фаренгейта (° F). Воздействие лучистой температуры больше, чем температура воздуха, если учесть тепло, поглощаемое или теряемое человеком в окружающую среду.

Влажность

Влажность — это количество влаги в воздухе, выражаемое в процентах от относительной влажности (% RH). Гигрометры, содержащие влажные и сухие луковицы, используются для расчета влажности; альтернативные методы включают гигрометры для волос и емкостные устройства.

Скорость воздуха

Скорость воздуха описывает скорость, с которой воздух движется над человеком, и измеряется в метрах в секунду (м / с). Термометры Ката или анемометры с горячей проволокой используются для измерения скорости воздуха.

Скорость метаболизма

Тип выполняемой работы влияет на восприятие температуры. Задания, которые носят более физический характер, повышают скорость обмена веществ, тело выделяет тепло, и человеку становится жарче. Менее сложные физические задачи связаны с более низкой скоростью метаболизма, вырабатывается меньше тепла, и люди чувствуют себя круче, чем те, кто выполняет больше физических задач. Скорость метаболизма измеряется в килокалориях. Цифры для общих рабочих задач были установлены с использованием лабораторного и мобильного сбора данных.

Одежда

Одежда, которую носят люди, оказывает значительное влияние на тепловой комфорт; слишком много предметов одежды может привести к тому, что человеку станет слишком жарко или слишком холодно, если на нем не будет надлежащих слоев теплоизоляции. Одежда может использоваться для саморегулирования теплового комфорта, при этом люди могут добавлять или снимать слои одежды, чтобы адаптироваться к окружающей среде. Средства индивидуальной защиты (СИЗ) могут быть источником теплового дискомфорта для людей, особенно если они не были тщательно выбраны, поскольку это может привести к тому, что человеку будет слишком жарко или слишком холодно, и это повлияет на их способность выполнять свои задачи.Одежда и изоляция измеряются в CLO и TOG соответственно и используются для расчета теплового комфорта (Wilson and Corlett, 2005).

Психологические и физические эффекты теплового комфорта

Термический дискомфорт, вызванный слишком горячей или слишком холодной внутренней или внешней средой, может привести к различным психологическим или физическим последствиям.

Легкий тепловой дискомфорт в жаркой среде может повлиять на когнитивные способности и концентрацию, а также может привести к раздражительности и истощению.Физические эффекты, связанные с легким «горячим» термическим дискомфортом, включают потоотделение и обезвоживание.

Чрезвычайно горячая среда может привести к тепловому стрессу и вызвать тепловой удар, бред и неспособность обрабатывать информацию или связно общаться. Физические симптомы варьируются от обморока, прогрессирующего обезвоживания до системной органной недостаточности и, в конечном итоге, смерти.

Легкий тепловой дискомфорт в холодных условиях может привести к снижению мотивации и способности обрабатывать информацию.Холодная окружающая среда может вызвать физические реакции, включая дрожь и снижение периферического кровотока к рукам и ногам; вызывая проблемы с ловкостью. Впоследствии это может повлиять на возможность манипулировать элементами управления. Холодные среды, в том числе сквозняков может привести к повышенному риску травм опорно-двигательного аппарата.

Экстремально холодная среда может привести к потере осведомленности о ситуации и нерациональному поведению, а также к сердечной и дыхательной недостаточности и, в конечном итоге, к смерти.

Физиологические, физические и психологические воздействия влияют на трудоспособность и производительность. Из-за теплового дискомфорта персонал может быть менее эффективным и более склонным к ошибкам, что увеличивает риск травм или несчастных случаев.

Оценка теплового комфорта

Тепловой комфорт оценивается с использованием различных подходов, включая тепловые индексы, тепловые шкалы и исследования комфорта.

Тепловые индексы

Глобальная температура влажного термометра (WBGT) может использоваться для расчета составного значения температуры, которое учитывает измеренную температуру воздуха, лучистую температуру и влажность.Формула представлена ​​во вставке 16.1.

Box 16.1

Уравнение глобуса влажной лампы

Взято из Wilson and Corlett (2005)

Окружающая среда в помещении или на открытом воздухе с минимальным воздействием солнца (солнечная нагрузка):

WBGT = 0,7tnw + 0,3tg

Наружная среда, включая солнечную нагрузка):

WBGT = 0,7tnw + 0,2tg + 0,1ta

где

t nw = естественная температура влажного термометра,

t g = черный шар диаметром 150 мм температура,

t a = температура воздуха.

Затем комбинированную температуру можно просмотреть вместе с измерениями вероятной метаболической скорости работы (в зависимости от задач и отдыха) и одежды, которую вы носите. Это используется для определения предела воздействия для пользователей и оценки пригодности окружающей среды с использованием рекомендаций в таблице 16.2 и значений поправки WBGT в таблице 16.3.

Таблица 16.2. Пределы воздействия WBGT для различных уровней работы и рабочей нагрузки

900 Непрерывная работа
Цикл работы / отдыха: распределение работы Управление США по охране труда и технике безопасности (OSHA, 2015) Канадский центр гигиены и безопасности труда ( CCOHS, 2011) Цикл работы / отдыха: распределение работы
Физическая нагрузка Физическая нагрузка
Легкая Умеренная Тяжелая Легкая Умеренная Тяжелая
30.0 ° C (86 ° F) 26,7 ° C (80 ° F) 25,0 ° C (77 ° F) 31,0 ° C 28,0 ° C Не указано 75–100% работа
75% работы (25% отдых) каждый час 30,6 ° C (87 ° F) 28,0 ° C (82 ° F) 25,9 ° C (78 ° F) 31,0 ° C 29,0 ° C 27,5 ° C 50–75% работы
50% работы (50% отдых) каждый час 31,4 ° C (89 ° F) 29,4 ° C (85 ° F) 27.9 ° C (82 ° F) 32,0 ° C 30,0 ° C 29,0 ° C 25–50% работы
25% работы (75% отдых) каждый час 32,2 ° C ( 90 ° F) 31,1 ° C (88 ° F) 30,0 ° C (86 ° F) 32,5 ° C 31,5 ° C 30,5 ° C 0–25% рабочий

Таблица 16.3. Изношенная одежда и значения коррекции WBGT

Тип одежды Значение CLO Значение коррекции WBGT (° C)
Брюки и рубашка из хлопка (Hanson and Graveling, 1999) Не указано + 3.6
Легкая одежда, подходящая для лета (OSHA, 2015) 0,6 0
Легкая рабочая одежда (Mital et al., 2000) Не указано 0
Хлопковый комбинезон (OSHA, 2015) 1.0 −2
Хлопковый комбинезон, куртка (Mital et al., 2000) Не указано −2
Рабочая одежда, подходящая для зимы (OSHA, 2015 ) 1.4 −4
Зимняя рабочая одежда, комбинезоны из двойной ткани, водонепроницаемость (Mital et al., 2000) Не указано −4
Водонепроницаемая, водонепроницаемая (OSHA, 2015) 1,2 −6
Легкие пароизоляционные костюмы (Mital et al., 2000) Не указано −6
Пароизоляционный костюм, капюшон, перчатки, ботинки (Hanson and Graveling, 1999 ) Не указано −7
Полностью закрытый костюм с капюшоном и перчатками (Mital et al., 2000) Не указано −10
PMV и PPD

Прогнозируемое среднее голосование (PMV) — это наиболее устоявшаяся шкала теплового комфорта, показанная на рис. 16.1 (адаптирована из стандарта ANSI / ASHRAE 55, 2004 г.). Шкала может использоваться для обследования группы в составе работающего населения и использоваться в сочетании с шестью факторами окружающей среды и личностными факторами, как обсуждалось ранее, путем применения уравнений. Результат обеспечивает измерение PMV для данной популяции в данной среде.Во внутренней среде приемлемый диапазон должен составлять от -0,5 PMV до +0,5 PMV, при этом нулевое значение PMV является идеальным результатом.

Рисунок 16.1. Шкала PMV.

«Прогнозируемый процент недовольных» (PPD) связан с PMV (ANSI / ASHRAE Standard 55, 2004). По мере того, как оценка PMV приближается к нулю, либо к -3, либо к +3, PPD увеличивается, поскольку все больше людей недовольны окружающей средой, где они чувствуют себя холоднее или жарче, чем они хотели бы.

Исследования комфорта

Опросы комфорта используются для субъективного измерения рабочей среды.Результаты суммируют субъективное восприятие теплового комфорта в конкретной рабочей среде и используются для определения контрольных мер или вмешательств. Признано, что трудно удовлетворить всех пользователей, совместно использующих рабочую среду.

Меры контроля

Пример допустимых пределов температуры рабочей зоны представлен в таблице 16.4, взятой из NORSOK (2004). Эти ограничения могут использоваться для оценки и мониторинга окружающей среды. Если температура выходит за эти пределы, организация должна принять меры контроля.

Таблица 16.4. Рекомендации по рабочей зоне и температуре

Рабочая зона Мин. / Макс. Температура (° C)
Вспомогательные и общие технологические зоны Температура наружного воздуха или 5–35
Конференц-залы и офисы 20–24
Склады (хранение крупных деталей) 16–26
Машинное отделение (без обслуживающего персонала) 5–35

Меры контроля для повышения теплового комфорта включают административный контроль, технический контроль, акклиматизация и СИЗ / одежда:

административный контроль включает: периоды отдыха и перерывы, пределы воздействия неблагоприятной окружающей среды;

инженерные средства контроля включают: обогреватели и кондиционеры;

акклиматизационные меры относятся к планированию и мониторингу программ акклиматизации;

Средства контроля СИЗ включают: выбор одежды, подходящей для тепловых условий, и использование специальных СИЗ для экстремальных условий, таких как перчатки, шляпы, обувь и куртки.

Как связаны температура и влажность

В атмосфере Земли происходят многочисленные погодные явления, которые влияют на жизнь и формируют планету. Понимание этих явлений требует знания взаимодействия между температурой и влажностью. Температура влияет на влажность, что, в свою очередь, влияет на вероятность выпадения осадков. Взаимодействие температуры и влажности также напрямую влияет на здоровье и благополучие людей. Значения относительной влажности и точки росы, обычно используемые метеорологами, позволяют понять это взаимодействие.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Температура и влажность влияют на погоду Земли, здоровье и благополучие людей. Изменения температуры воздуха влияют на то, сколько водяного пара может удерживать воздух. Такие значения, как относительная влажность и точка росы, помогают описать это влияние на погоду.

Относительная влажность

Атмосфера Земли содержит воду в виде водяного пара, кристаллов льда или осадков. Относительная влажность представляет собой процент водяного пара в воздухе, который изменяется при изменении температуры воздуха.Например, полностью насыщенный воздух при постоянном давлении не может больше удерживать молекулы воды, что дает ему относительную влажность 100 процентов. С повышением температуры воздуха воздух может удерживать больше молекул воды, и его относительная влажность уменьшается. Когда температура падает, относительная влажность увеличивается. Высокая относительная влажность воздуха возникает, когда температура воздуха приближается к значению точки росы. Таким образом, температура напрямую связана с количеством влаги, которое может удерживать атмосфера.

Точка росы

Когда относительная влажность достигает 100 процентов, образуется роса.Точка росы — это температура, при которой воздух насыщается молекулами воды. Более теплый воздух может содержать больше молекул воды, и когда этот теплый воздух охлаждается, он теряет водяной пар в виде конденсации. Более высокая точка росы означает более высокое содержание влаги в воздухе, что приводит к некомфортно влажным условиям с облачностью и возможностью выпадения осадков. Сам воздух становится насыщенным, если точка росы совпадает с температурой воздуха. Люди считают, что точка росы 55 или ниже намного суше и удобнее, чем точка росы с более высокой точкой.Точка росы никогда не превышает температуру воздуха. Наивысшая зарегистрированная точка росы в 2003 году составила 95 в Саудовской Аравии.

Воздействие на комфорт и здоровье

Температура и влажность влияют на уровень комфорта людей, а также на их здоровье. Высокая влажность и высокая температура означают, что в воздухе больше воды, которая может переносить молекулы запаха дальше, что приводит к значительному зловонию летом вокруг источников бактерий, таких как мусор.

Режим упражнений должен учитывать температуру и влажность, чтобы избежать риска для здоровья.Это потому, что человеческое тело полагается на испарение пота, которое приводит к охлаждению. Если воздух одновременно горячий и влажный, тело не может эффективно испарять пот, что может привести к обезвоживанию, перегреву и даже смерти. Как и в засушливых условиях и при высокой температуре, увлажнение становится ключевым фактором.

Недавние исследования выявили связь между влажностью, температурой и здоровьем населения. Температура и влажность напрямую влияют на передачу вируса гриппа в регионах с умеренным климатом. Активность гриппа увеличивается зимой в умеренных зонах каждого полушария.Вирус гриппа процветает, когда температура наружного воздуха становится ниже. В то время как относительная влажность зимой выше, относительная влажность в помещении намного суше из-за отопления. Воздействие холодного наружного воздуха и сухого воздуха внутри помещения увеличивает передачу вируса гриппа. Исследования показывают, что аэрозольный вирус гриппа более стабилен при более низкой относительной влажности. Период полураспада вируса падает при более высоких температурах и не может распространяться так легко. Кроме того, температура и влажность делают людей более восприимчивыми к инфекции гриппа.Холодный воздух, который также является сухим, проходит через дыхательные пути и тормозит мукоцилиарный клиренс. Метаболические функции также снижаются при более низких температурах. Воздействуют даже капли из дыхательных путей, при этом меньшая влажность приводит к испарению таких капель, уменьшая их размер и увеличивая их способность перемещаться дальше. Это увеличивает вероятность передачи гриппа в умеренном климате.

Сердечные риски также возникают из-за изменений температуры и влажности. Исследователи обнаружили, что температура и влажность влияют на смертность от сердечно-сосудистых заболеваний.В условиях низких температур и высокой влажности увеличивалась смертность от сердечно-сосудистых заболеваний. Это может быть связано с высокой влажностью, влияющей на риск тромбоза, в сочетании с различными реакциями человеческого организма на холодовой стресс.

Поддержание гомеостаза | Биология для майоров II

Результаты обучения

  • Объясните, как разные системы органов связаны друг с другом для поддержания гомеостаза

Каждая система органов выполняет определенные функции для организма, и каждая система органов обычно изучается независимо.Однако системы органов также работают вместе, чтобы помочь телу поддерживать гомеостаз.

Уровни воды

Например, сердечно-сосудистая, мочевыделительная и лимфатическая системы помогают организму контролировать водный баланс. Сердечно-сосудистая и лимфатическая системы транспортируют жидкости по всему телу и помогают определять уровни растворенных веществ и воды, а также регулировать давление. Если уровень воды становится слишком высоким, мочевыделительная система производит более разбавленную мочу (мочу с более высоким содержанием воды), чтобы помочь устранить избыток воды.Если уровень воды становится слишком низким, образуется более концентрированная моча, чтобы сохранить воду.

Внутренние температуры

Точно так же сердечно-сосудистая, покровная (кожа и связанные с ней структуры), дыхательная и мышечная системы работают вместе, помогая телу поддерживать стабильную внутреннюю температуру. Если температура тела повышается, кровеносные сосуды кожи расширяются, позволяя большему количеству крови течь к поверхности кожи. Это позволяет теплу рассеиваться через кожу в окружающий воздух.Кожа также может выделять пот, если тело становится слишком горячим; когда пот испаряется, это помогает охладить тело. Ускоренное дыхание также может помочь телу избавиться от избыточного тепла. В совокупности эти реакции на повышение температуры тела объясняют, почему вы потеете, тяжело дышите и краснетесь на лице, когда вы тренируетесь. (Тяжелое дыхание во время упражнений также является одним из способов, которым организм получает больше кислорода к вашим мышцам и избавляется от лишнего углекислого газа, вырабатываемого мышцами.)

И наоборот, если ваше тело слишком холодное, кровеносные сосуды кожи сокращаются, и кровоток к конечностям (рукам и ногам) замедляется.Мышцы быстро сокращаются и расслабляются, благодаря чему выделяется тепло, чтобы согреться. Волосы на коже поднимаются вверх, задерживая около кожи больше воздуха, который является хорошим изолятором. Эти реакции на снижение температуры тела объясняют, почему вы дрожите, получаете «мурашки по коже» и холодные, бледные конечности, когда вам холодно.

Пример использования: лихорадка

Так что же происходит, когда у вас жар? Означает ли это, что ваше тело не может поддерживать свой гомеостаз, точно так же, как в вашем доме станет слишком жарко, если ваш кондиционер сломается?

В крайних случаях высокая температура может потребовать неотложной медицинской помощи; но лихорадка — это адаптивный физиологический ответ нашего организма на определенные инфекционные агенты.Определенные химические вещества, называемые пирогенами, заставят ваш гипоталамус сместить заданное значение на более высокое значение. Это больше похоже на программирование термостата в вашем доме на более высокую температуру для экономии энергии в жаркий день, когда вы не собираетесь быть дома в течение дня. Эти пирогены могут поступать от заражающих вас микроорганизмов или вырабатываться клетками вашего тела в ответ на какую-либо инфекцию.

Практические вопросы
  1. По мере того, как уровень пирогенов в крови увеличивается, а заданное значение сбрасывается выше, хеморецепторы, которые теперь стимулируют гипоталамус, реагируют на ________ как переменную, а не терморецепторы, реагирующие на температуру тела как переменную.
    1. температура
    2. пирогены
    3. пульс
    4. артериальное давление
    Показать ответ

    Вариант b верен. Увеличение количества пирогенных химических веществ в крови стимулирует рецепторы, которые сбрасывают верхний предел температуры для фебрильной реакции. Температура является переменной при нормальном регулировании температуры тела, но не в этом сценарии. В крови содержится химическое вещество, которое стимулирует фебрильную реакцию, но частота сердечных сокращений напрямую не стимулирует этот рецептор.В крови содержится химическое вещество, стимулирующее фебрильную реакцию, но артериальное давление не стимулирует напрямую этот рецептор.

  2. Центр управления _________.
    1. скелетная мышца
    2. потовые железы
    3. кровеносные сосуды
    4. гипоталамус
    Показать ответ

    Ответ d правильный. Гипоталамус является центром контроля как гомеостаза нормальной температуры тела, так и фебрильной реакции. Скелетные мышцы, потовые железы и кровеносные сосуды — все это эффекторы.

  3. Поскольку уставка была увеличена, вам теперь холодно, даже если температура вашего тела обычно находится в пределах здорового диапазона. Это вызывает «озноб», который вы чувствуете при повышении температуры тела. В ответ гипоталус будет работать на повышение температуры тела. Какой ответ сделает это?
    1. Гипоталамус будет стимулировать потовые железы и расширять кровеносные сосуды в качестве эффекторов для охлаждения тела.
    2. Гипоталамус стимулирует скелетные мышцы дрожать и сужать кровеносные сосуды.
    Показать ответ

    Вариант b верен. Это повысит температуру тела. Вариант А снизит температуру тела.

Хотя доказательства являются лишь косвенными, считается, что лихорадка усиливает иммунный ответ организма. Повышенная температура может фактически нарушить репликацию инфекционных бактерий и вирусов, которые лучше всего приспособлены к выживанию в нормальном диапазоне гомеостатических температур тела. Это может дать вашим иммунным клеткам шанс уничтожить микроорганизмы, прежде чем они начнут быстро размножаться и распространяться в организме.Есть также некоторые косвенные доказательства того, что повышение температуры тела незначительно изменяет некоторые метаболические реакции, что также позволяет иммунной системе функционировать более эффективно.

Практические вопросы
  1. Как только достигается новое более высокое заданное значение, терморецепторы стимулируют _________ как центр управления.
    1. скелетная мышца
    2. потовые железы
    3. кровеносные сосуды
    4. гипоталамус
    Показать ответ

    Вариант d правильный.Гипоталамус является центром контроля как гомеостаза нормальной температуры тела, так и фебрильной реакции. Мышцы, потовые железы и кровеносные сосуды являются эффекторами; они не служат центром управления.

  2. В ответ потовые железы и кровеносные сосуды (эффекторы) стимулируются на _________.
    1. выделяют пот для испарения и расширяют сосуды для увеличения потери тепла кровью вблизи поверхности кожи.
    2. дрожь, чтобы создать тепло и сужать сосуды, чтобы сохранить тепло, удерживая кровь подальше от поверхности кожи.
    Показать ответ

    Вариант а правильный. Это охладит тело. Вариант б согреет тело.

К сожалению, во время некоторых инфекций уровень пирогенов колеблется. Это регулирует заданное значение температуры вверх и вниз. Когда уровень пирогена падает, вы получаете другую часть лихорадки: «пот» и чувство покраснения. Пока уровни пирогена продолжают увеличиваться и уменьшаться, вы будете чувствовать, как будто вы раскачиваетесь взад и вперед.

Практический вопрос
  1. После того, как уровень пирогена снизится из-за того, что инфекция находится под контролем, ________ (центр управления) сбросит более высокое заданное значение на нормальное.
    1. терморецепторы
    2. хеморецепторы
    3. гипоталамус
    Показать ответ

    Вариант c верен. Гипоталамус по-прежнему является центром управления, который реагирует на стимул от какого-либо рецептора. Терморецепторы и хеморецепторы стимулируют центр управления в ответ на изменение переменной, которую они контролируют, в данном случае температуры тела.

Ваше тело будет продолжать колебаться между верхним и нижним пределом температуры тела, но поскольку теперь оно находится в пределах вашего «нормального» диапазона температур, вы, вероятно, даже не заметите, что ваше тело все еще работает, поддерживая гомеостаз этой переменной.

Практический вопрос
  1. У пациентов после операции часто поднимается температура. Что из следующего, , а не , может быть разумной причиной такого ответа?
    1. Травма ткани в результате операции стимулировала клетки тела к высвобождению пирогенов.
    2. Несмотря на меры предосторожности, некоторые бактерии заразили человека во время операции.
    3. В результате операции повреждены терморецепторы
    4. Послеоперационные лекарства повлияли на иммунную систему, вызвав выброс пирогенов.
    Показать ответ

    Вариант c верен. Терморецепторы расположены по всему телу, поэтому маловероятно, что операция может напрямую повредить все рецепторы. Все остальные варианты могли стать причиной послеоперационной лихорадки.

Гомеостаз ионов

Функции организма, такие как регуляция сердцебиения, сокращение мышц, активация ферментов и клеточная связь, требуют строго регулируемого уровня кальция. Обычно мы получаем много кальция с пищей.Тонкий кишечник усваивает кальций из переваренной пищи.

Эндокринная система — это центр управления гомеостазом кальция в крови. Паращитовидные и щитовидные железы содержат рецепторы, которые реагируют на уровень кальция в крови. В этой системе обратной связи уровень кальция в крови является переменной величиной, потому что он изменяется в зависимости от окружающей среды. Изменения уровня кальция в крови имеют следующие эффекты:

  • При низком уровне кальция в крови паращитовидная железа выделяет паратироидный гормон .Этот гормон заставляет эффекторные органы (почки и кости) реагировать на повышение уровня кальция. Почки препятствуют выведению кальция с мочой. Остеокласты в костях реабсорбируют костную ткань и выделяют кальций.
  • Когда уровень кальция в крови высок, щитовидная железа выделяет кальцитонина . Кальцитонин заставляет почки реабсорбировать меньше кальция из фильтрата, позволяя удалить избыток кальция из организма с мочой. Кальцитонин также подавляет образование активного витамина D в почках; без витамина D тонкий кишечник не усваивает так много кальция, поступающего с пищей.Остеобласты, стимулируемые кальцитонином, используют кальций в крови для добавления в костную ткань.

Практические вопросы

На основании приведенного выше описания гомеостаза кальция попытайтесь ответить на следующие вопросы:

  1. Что такое переменная?
  2. Что такое рецептор?
  3. Что такое центр управления?
  4. Что такое эффектор?
  1. моча
  2. эндокринная система
  3. паратиреоидный гормон или кальцитонин
  4. уровень кальция
Показать подсказку Вот завершенный цикл обратной связи: Показать ответы
  1. Вариант d верен: кальций — переменная.Правильный уровень кальция важен для многих функций организма.
  2. Вариант b верен: эндокринная система является рецептором. Эндокринная система регулирует многое.
  3. Вариант b верен: эндокринная система — это центр управления. Эндокринная система может как определять, так и регулировать уровень кальция. Эффектором являются паратироидный гормон и кальцитонин.
  4. Вариант c правильный: паратироидный гормон и кальцитонин являются эффекторами; они изменяют функцию почек и костей для поддержания гомеостаза кальция.

Нарушение баланса кальция в крови может привести к болезни или даже смерти. Гипокальциемия означает низкий уровень кальция в крови. Признаки гипокальциемии включают мышечные спазмы и сердечные нарушения. Гиперкальциемия возникает, когда уровень кальция в крови выше нормы. Гиперкальциемия также может вызвать нарушение работы сердца, а также мышечную слабость и образование камней в почках.

Практический вопрос

Какие проблемы связаны с дисфункцией гомеостаза кальция?

  1. порок сердца
  2. Болезнь костей
  3. оба
  4. ни один
Показать ответ

Вариант c верен.Сердце часто страдает от сильных краткосрочных изменений кальция, а кости часто страдают небольшими долгосрочными изменениями кальция. Нарушение гомеостаза кальция также может влиять на функцию мышц и приводить к образованию камней в почках.

Посмотрите это видео, чтобы еще раз обсудить гомеостаз и системы органов:


Внесите свой вклад!

У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

Улучшить эту страницуПодробнее

Обратимость температурно-зависимой реакции и кратковременная квазиакклимация Daphnia magna

Abstract

Анализ влияния температуры воды на Daphnia magna необходим для прогнозирования воздействия изменения климата на этот ключевой вид пресноводного зоопланктона.Хотя многие авторы следовали этому направлению исследований, лишь немногие из них охватили широкий диапазон температур или сложные сценарии изменения температуры. Глобальное потепление в основном связано с усилением экстремальных температурных явлений, таких как волны тепла, а также с более ранней и более интенсивной термической стратификацией. Оба эти события могут напрямую повлиять на D . magna пригодность, особенно в популяциях, выполняющих прямую вертикальную миграцию (DVM). Мы проанализировали влияние температуры воды в диапазоне от 11 до 29 ° C на фильтрующую способность (FC) D . magna , чтобы предвидеть эффекты акклиматизации, скорости изменения температуры (TCR) и потенциальной обратимости реакции на такие условия. Результаты показывают, что резкие перепады температуры оказывают немедленное негативное влияние на FC D . magna и становится более суровым при более высоких температурах и более высоких значениях TCR. Однако D . magna особей показали себя способными к квазиакклиматизации к температурам от 11 до 25 ° C примерно за неделю и достижению гораздо более высоких значений FC; хотя и никогда не достигает оптимальной FC, достигаемой при 20 ° C.Тем не менее, 29 ° C смертельно опасны для D . magna особей в течение примерно пяти дней. Наконец, индивидуумы с неоптимальной температурой акклиматизации могут восстановить максимальный ФК в течение 2–4 дней после восстановления оптимальной температуры долгосрочной акклиматизации (20 ° C), что доказывает обратимость температурных реакций.

Образец цитирования: Müller MF, Colomer J, Serra T (2018) Обратимость реакции в зависимости от температуры и кратковременная квазиакклимация Daphnia magna .PLoS ONE 13 (12): e0209705. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0209705

Редактор: Амитава Мукерджи, Университет VIT, ИНДИЯ

Поступила: 19 сентября 2018 г .; Одобрена: 10 декабря 2018 г .; Опубликован: 21 декабря 2018 г.

Авторские права: © 2018 Müller et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в рукописи и ее файле вспомогательной информации.

Финансирование: Эта работа была поддержана Университетом Жироны, финансирующим MPCUdG2016, и проектом INNOQUA из исследовательской и инновационной программы Европейского Союза Horizon 2020 (Ares2016-1770486) для MFM, TS и JC. Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что конкурирующих интересов не существует.

Введение

Температура является ключевым фактором, определяющим жизненный цикл и приспособленность всех организмов. В диапазоне нормальной активности скорость метаболизма живых организмов экспоненциально увеличивается с температурой [1]. Тем не менее, существует высокая изменчивость между видами, когда речь идет о диапазоне допустимых температур, а также оптимальной температуре для роста, и это во многом зависит от того, являются ли виды эндотермическими или экзотермическими.

Дафния магна — ключевой зоопланктонный организм, обнаруживаемый во многих пресноводных системах, таких как мелкие озера и пруды, которые испытывают высокие суточные и сезонные колебания температуры воды [2]. Д . magna , как известно, вызывает «фазу чистой воды» озера, когда за цветением фитопланктона там, где они обычно питаются, следует рост популяций дафний , в результате чего популяции фитопланктона достигают минимальной концентрации [3 –6]. Было доказано, что температура имеет решающее влияние на время и величину фазы чистой воды в озере весной [7–11]. При повышении температуры воды экзотермические кладоцеры типа D . magna , значительно увеличивает скорость их метаболизма. Как следствие, они показывают более высокую скорость поглощения частиц [12-17], а также уменьшение времени выживания и увеличение скорости роста [18,19], хотя это также приводит к уменьшению размеров тела [16,20-22] , вероятно, за счет увеличения скорости метаболизма [16]. Снижение температуры воды, однако, вызывает снижение скорости метаболизма, что приводит к снижению скорости поглощения частиц [12–15], снижению скорости роста [19] и снижению метаболических затрат и, как следствие, увеличению размеров тела [20].Что касается условий окружающей среды, Шелфорд [23] определил закон толерантности (позже расширенный Швердтфегером [24]), описав три диапазона толерантности: оптимальный, пежус и пессимум. В оптимальном температурном диапазоне увеличение аэробного метаболизма является максимальным, что приводит к оптимальной физической форме [25]. В субоптимальных диапазонах теплых или холодных температур, известных как пежус (пежус = ухудшение), люди могут выжить, хотя и имеют пониженную физическую форму, поскольку в таких условиях затрудняются физиологические процессы [26, 27].Наконец, в диапазоне пессимума организмы переходят к анаэробному метаболизму, чтобы справиться с потребностью в кислороде, что позволяет выжить лишь на короткое время [25]. Многие авторы исследовали верхние тепловые пределы D . magna в пессимальном диапазоне, где фильтрующая способность (FC) [14] и скорость роста [22] быстро снижаются, потому что механизмы переноса кислорода не могут покрыть возрастающую потребность в кислороде [25,28]. При этом аналогичные эффекты происходят в диапазоне низких пессимальных температур, хотя отсутствие подачи кислорода объясняется не неправильным функционированием транспортных механизмов, а, скорее, прекращением мышечной активности, необходимой для правильной подачи кислорода [29], приводящее к снижению PO 2 в крови [25].Однако оптимальное окно термостойкости во многом зависит от температуры акклиматизации, которая способствует значительным сдвигам в предпочтительных температурах D . magna [25,29], а также их FC [30]. МакМахон [14] нашел максимальное значение FC D . magna составляла 24 ° C, тогда как другие авторы, все из которых выполняли предыдущую долгосрочную акклиматизацию при 20 ° C, установили оптимальную температуру между 20 и 21 ° C [2,21,31]. Более того, количественная оценка смертности показывает, что при температуре выше 26 ° C выживаемость D . magna резко уменьшается [12,21]. Однако немногие исследования охватывают широкий диапазон температур [15], который включает как низкие, так и высокие диапазоны пессимума.

Общее повышение температуры в пресноводных системах коррелирует с повышением средней глобальной приземной температуры, обусловленным изменением климата [32]. Это глобальное потепление в основном связано с высокочастотными экстремальными температурными явлениями, в частности с более частыми и продолжительными волнами тепла [32,33], что приводит к физиологическому стрессу у большинства видов [34].Термостойкость и тепловая адаптация изучались для прогнозирования реакции организмов на изменение климата [35–37]. Хотя термически акклиматизированный D . magna особей демонстрируют более высокую термостойкость [18,25,28,29,38], мало что известно о том, сколько времени требуется этим организмам, чтобы адаптироваться к скорости изменения температуры, серьезности экстремальных явлений, вызванных изменением климата. [39] и / или каковы затраты. Акклимация и чувствительность к кратковременным изменениям температуры являются критическими параметрами для дифференциальной пластической и эволюционной реакции D . magna [40]. Благодаря сильной фенотипической пластичности, присущей D . magna , эти организмы способны довольно хорошо реагировать на быстрые и резкие изменения в окружающей их среде, такие как температура [38,40] или хищничество [41], с временем реакции от секунд до нескольких поколений. Поскольку реакция на определенные условия окружающей среды может быть связана с затратами, для людей потенциально полезно обратить вспять изменения фенотипа после того, как индуцирующий фактор уменьшится.Это достигается за счет обратимых реакций [42]. Mikulski et al. [41] доказали, что реакция на угрозу нападения хищников была инициирована D . magna можно перевернуть, если индуцирующий фактор отсутствует в течение по крайней мере четырех возрастов.

Д . magna , как и многие другие виды зоопланктона, должны иметь дело с изменениями температуры при выполнении прямой вертикальной миграции (DVM) в озерах, где они перемещаются вниз на рассвете и вверх на закате, в основном, чтобы избежать хищников [43–45].Такое стратегическое поведение подразумевает, что люди должны справляться с быстрыми и значительными перепадами температуры при движении через толщу воды, таким образом преодолевая обратные изменения температуры примерно на 10 ° C [19,46]. Связанные с этим временные изменения температуры составляют до 6–30 ° C / день, если они пересекают термоклин [47], что связано с некоторыми метаболическими затратами [19,45,48]. Повышение температуры воды из-за изменения климата имеет прямое влияние на термическую стратификацию [49]. Более теплые годы вызывают повышение температуры поверхности озера, что приводит к более ранней и усиленной летней стратификации.Было доказано, что этот эффект вызывает увеличение стратифицированного периода до 20 дней и удлинение на 2–3 недели в нескольких озерах Европы и Северной Америки [49]. Следовательно, температурный градиент и связанные с ним метаболические затраты задействованы для D . magna человек, выполняющих DVM, могут значительно увеличиться в связи с изменением климата.

Следуя этому направлению исследований, наше исследование количественно оценивает влияние температуры воды на D . magna filter для прогнозирования эффектов акклиматизации, скорости изменения температуры и потенциальной обратимости реакции на температурные условия от 11 до 29 ° C и на четыре различных скорости изменения температуры.

Методы

Daphnia magna особей были первоначально получены на очистных сооружениях EDAR в Эмпуриабраве (Кастельо-д’Эмпуриес, Испания) и содержались в течение двух лет в лаборатории Университета Жироны. Университет Жироны в рамках частного контракта CCB2016 получил разрешение на извлечение людей с завода по очистке стоков. Индивидуумы культивировали в контейнерах объемом 40 л с водой, богатой кальцием (35,7 мг / л), согласно Riessen et al.[50], при температуре 20 ± 0,5 ° C, при естественном фотопериоде дневного света и непрерывной подаче воздуха. Все тесты, протоколы и анализ с использованием Daphnia magna были выполнены в соответствии с международными «Руководящими принципами OECD / OCDE по тестированию» и «Протоколом отбора проб и лабораторных испытаний беспозвоночных», код ML-LI-2013 Министерства внутренних дел. Agricultura, Alimentación y Medio Ambiente правительства Испании. Кормление производили три раза в неделю (понедельник, среда и пятница) сухим порошком спирулины и пекарскими дрожжами ( Saccharomyces cerevisiae ).Одна треть воды из культуры обновлялась дважды в месяц.

Каждый эксперимент проводился в контейнерах из оргстекла, наполненных 1,9 л бутилированной минеральной воды и 100 мл суспензии спирулины. Минеральная вода соответствовала характеристикам воды в контейнерах, где впервые выросли дафнии: Ca: 35,7 мг / л, Na: 8,3 мг / л, SiO 2 : 27,1 мг / л и HCO −3 : 165 мг. / L. Концентрация растворенного кислорода составляла 8,7 мг / л при 21 ° C и варьировалась при изменении температуры.Для экспериментов при постоянной температуре содержание кислорода во время экспериментов не менялось. Для приготовления суспензии спирулины 1 г порошка спирулины разводили в 1 л минеральной воды в бутылках, перемешивали в течение 60 с при 100 об / мин и оставляли на 1 час, чтобы дать осесть любым крупным частицам спирулины. Супернатант использовали в качестве суспензии спирулины для экспериментов. Распределение частиц спирулины по размерам в суспензии анализировали с использованием Lisst-100x (Sequoia Inc.) и рассчитывали FC Daphnia magna (см. Приложение S1).После добавления суспензии спирулины в бутилированную минеральную воду 100 D . magna особей, которые были первоначально получены от одного выводка на очистных сооружениях EDAR в Эмпуриабраве, были осторожно помещены в контейнеры из оргстекла, получив конечную концентрацию 50 особей L -1 (далее ind L -1 ). , которая представляет собой минимальную концентрацию, необходимую для обеспечения адекватной эффективности удаления частиц (около 30%) [4,51]. Д . magna особей для экспериментов были собраны из лабораторных культур с использованием сетки с шагом 1,5 мм. Средняя длина тела людей была проанализирована на основе видеозаписи 10 человек с использованием программного обеспечения ImageJ и составила 1,8 ± 0,2 мм. Температурные изменения выполнялись с помощью регулятора температуры PolyScience, подключенного к силиконовой трубке, по которой непрерывно и однонаправленно протекала вода соответствующей температуры (рис. 1). Эта трубка окружала контейнеры из оргстекла, помещенные в камеры с изолирующим материалом, чтобы поддерживать желаемую температуру воды.Каждый эксперимент состоял из двух повторов и одной дополнительной культуры, поддерживаемой в тех же экспериментальных условиях, чтобы иметь людей для замены мертвых.

Рис. 1. Схема экспериментальной установки с тремя повторами для каждого эксперимента.

Три копии были контейнерами, в которых воспроизводилась температура воды. Контейнеры были изолированы от внешней среды, а терморегулятор подавал воду по трубкам для поддержания экспериментальной температуры в контейнерах.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0209705.g001

Диапазон проанализированных температур составлял от 11 до 29 ° C, что является максимальной и минимальной температурой воды в водных системах, с которыми дафнии могут встречаться в северных и Центральная Испания. Сообщается, что в аналогичных озерах в Израиле, Иране и Италии максимальная температура воды составляет около 30 ° C [38]. Во-первых, было проведено шестнадцать экспериментов, чтобы изучить влияние временных изменений на изменение температуры (таблица 1).Были изучены четыре скорости изменения температуры (TCR) (V1, V2, V3 и V4). Они были выбраны из зарегистрированных вертикальных миграций Daphnia magna в озерах [19,46]. Было проведено восемь экспериментов при изменении температуры на 5 ° C, путем повышения температуры с 20 до 25 ° C или понижения ее с 20 до 15 ° C, с TCR 1,6 (V1), 5 (V2), 10 (V3). ) и 20 (V4) ° C / сутки (Таблица 1). Восемь дополнительных экспериментов были выполнены при изменении температуры на 9 ° C, путем увеличения температуры с 20 до 29 ° C или уменьшения ее с 20 до 11 ° C, с TCR равным 1.8 (V1 ’), 4,5 (V2’), 9 (V3 ’) и 18 (V4’) ° C / день (таблица 1). Во-вторых, было проведено еще двенадцать экспериментов, обращая вспять температурные изменения как временных вариаций ± 5 ° C, так и ± 9 ° C, в TCR V2, V3 и V4, а также V2 ‘, V3’ и V4 ‘(Таблица 1 ). Д . magna культур в контейнерах из оргстекла оставляли на время, необходимое для достижения конечной температуры с указанной скоростью. После изменения температуры воду обновляли и добавляли новую суспензию спирулины для анализа изменения во времени концентрации взвешенных частиц спирулины в различных экспериментальных условиях через 4 часа. Д . Выживание magna оценивали путем подсчета особей после 24 часов воздействия конечной температуры.

Наконец, было проведено двенадцать экспериментов по акклиматизации (Таблица 2). Все эксперименты начинали при 20 ° C. В шести экспериментах изменялась температура на ± 5 ° C при трех различных TCR (V2, V3 и V4), а в шести дополнительных экспериментах наблюдались изменения температуры на ± 9 ° C при трех различных TCR (V2 ’, V3’ и V4 ’). Как только соответствующая конечная температура была достигнута в каждом эксперименте, D . magna человек подвергались воздействию этой температуры в течение времени, необходимого для достижения стабилизации FC. Во время акклиматизации воду меняли ежедневно и добавляли новую суспензию спирулины для анализа изменения во времени концентрации взвешенных частиц спирулины через 4 часа каждый день и для определения потенциальной акклиматизации к температуре на D . magna . После стабилизации фильтрации D . magna особей подверглись повторному воздействию начальной температуры долгосрочной акклиматизации (20 ° C) в течение следующих дней до восстановления их первоначальных значений фильтрации. Д . magna Выживаемость оценивалась ежедневно, и мертвые особи заменялись живыми, взятыми из культур-резервуаров, подвергнутых тем же экспериментальным условиям.

Результаты

Оптимальная температура для D . Было обнаружено, что фильтрация magna составляет 20 ° C, что совпадает с температурой долгосрочной акклиматизации (рис. 2A и 2B). Как выше, так и ниже этой температуры FC значительно снизился, но тем более, когда наблюдались высокие температуры и / или быстрые временные изменения температуры (рис. 2).Следовательно, более высокий TCR приводил к большему снижению краткосрочного FC (Рис. 2A, 2B и 2C), даже когда была восстановлена ​​начальная оптимальная температура (Рис. 2D). При TCR от 1,6 до 10 ° C / день наблюдалась тенденция к снижению FC, тогда как выше 10 ° C / день FC достигало почти постоянных значений, независимо от TCR (рис. 2C). Причем при изменении температуры как на ± 5 ° C, так и на ± 9 ° C, независимо от TCR D . magna особей меньше пострадали от низких температур, чем от высоких.В глобальном масштабе 15 ° C оказались наименее неблагоприятной температурой для D . magna особей, тогда как наиболее неблагоприятным и максимальным отрицательным эффектом была 29 ° C, где ФК достигала значений, близких к 0 мл ind -1 h -1 , то есть почти полного торможения в D . magna фильтрации (рис. 2).

Рис. 2. Влияние TCR на FC D . magna .

A) FC (F, мл ind -1 h -1 ) из D . magna в прямом направлении (сплошные линии) от 20 до 15 или 25 ° C и назад (пунктирные линии) от 15 или 25 ° C до 20 ° C, изменения температуры для четырех TCR: V1, V2, V3 и V4. Верхняя сплошная серая линия соответствует FC, достигнутому после акклиматизации D . magna особей до соответствующей температуры. B) FC (F, в мл ind -1 h -1 ) D. magna в прямом направлении (сплошные линии) от 20 до 11 или 29 ° C и назад (пунктирные линии) от 11 или от 29 ° C до 20 ° C, изменения температуры для четырех TCR: V1 ‘, V2’, V3 ‘и V4’.Верхняя сплошная серая линия соответствует FC, достигнутому после акклиматизации особей D. magna к соответствующей температуре. C): FC (F, в мл ind -1 ч -1 ) D. magna как функция TCR (° C / день) для различных температур и для анализируемых TCR: V1, V2, V3 , V4 для 15 ° C и 25 ° C и V1 ‘, V2’, V3 ‘, V4’ для 11 ° C и 29 ° C. D): FC (F, мл ind -1 h -1 ) из D . magna , полученная для обратных изменений температуры (восстановление оптимальной температуры 20 ° C) после различных воздействий температур 11, 15, 25 или 29 ° C на трех TCR.Прилагаемые изображения являются кадрами видеозаписей, сделанных после 4 дней воздействия трех различных температур (15, 20 и 25 ° C). На всех рисунках каждая точка представляет собой среднюю фильтрующую способность F для различных повторностей и соответствующее стандартное отклонение.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0209705.g002

Эксперименты по акклиматизации показали, что, независимо от TCR, D . magna особей смогли акклиматизироваться к широкому диапазону температур до тех пор, пока температура не достигла пессимального диапазона (рис. 3A).Время до акклиматизации также зависело от температуры. Люди смогли акклиматизироваться до 15 ° C в течение 4 дней, до 25 ° C в течение 5 дней и до 11 ° C в течение 6 дней, достигая значений фильтрации, значительно превышающих значения, полученные в течение первых 4 часов после изменения температуры (рис. 3A). Акклимация до 29 ° C была невозможна, потому что 100% смертность была достигнута после 5 дней воздействия (рис. A и B в приложении S1), что подтверждает неблагоприятный эффект, который оказывает диапазон пессимума. Причем финальный акклиматизированный ФК D . magna особей различались в зависимости от температуры. Он был максимальным при 15 ° C и самым низким при 11 ° C, но никогда больше не достигал максимальных уровней, наблюдаемых при 20 ° C — оптимальной температуре — (то есть квазиакклимации) (рис. 2A, 2B и 3A). Тем не менее, D . magna особей оказались способны восстанавливать свой исходный FC через 2 дня реакклимации при 20 ° C для экспериментов с 15 ° C и 25 ° C и через 4 дня для экспериментов с 11 ° C (рис. 3B).

Рис 3.Термическая акклиматизация D . magna .

A): FC (F, в мл инд-1 ч-1) из D . magna в зависимости от дней воздействия конечной температуры (голубые линии: 15 ° C, красные линии: 25 ° C, темно-синие линии: 11 ° C и коричневые линии: 29 ° C) при трех TCR ( круги: V2 или V2 ‘, треугольники: V3 или V3’ и квадраты: V4 или V4 ‘). B): FC (F, в мл инд-1 ч-1) D. magna как функция дней повторного воздействия при оптимальной температуре (20 ° C) после акклиматизации к экспериментальным температурам (голубая линия: 15 ° C, красная линия: 25 ° C и синяя линия: 11 ° C).На всех рисунках каждая точка представляет собой среднюю фильтрующую способность F для различных повторностей и соответствующее стандартное отклонение.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0209705.g003

Обсуждение

Глобальное потепление и связанное с ним увеличение внезапных температурных сдвигов означает тщательное изучение воздействия таких явлений на D . magna и ответы их населения должны быть рассмотрены. Быстрые изменения температуры воды, по-видимому, имеют прямые последствия для FC D . magna . Начиная с температуры максимального FC (20 ° C), мы наблюдали, что в течение 4 часов, следующих за временным изменением температуры, наблюдалось значительное снижение (даже большее при более высоких температурах) FC D . magna . Этот эффект различается в зависимости от TCR. Для экспериментов с изменениями температуры ± 5 ° C FC при самом высоком TCR был на ≈9% ниже FC для самого низкого TCR. Однако эта разница практически отсутствовала для экспериментов по изменению температуры ± 9 ° C, где FC самого высокого TCR было всего на ≈3% ниже, чем полученное для самого низкого TCR.При 29 ° C D . magna особей были настолько сильно затронуты, что кратковременный FC после изменения температуры был почти нулевым и не зависел от TCR. Это резкое снижение FC совпало с уровнем смертности около 50% на следующий день после воздействия конечной температуры для самого высокого TCR (рис. A и B в приложении S1). Устойчивость к высокой температуре в значительной степени зависит от способности механизмов транспорта кислорода покрывать возрастающую потребность в кислороде, связанную с усилением метаболизма, которое следует за повышением температуры [25–28].Гемоглобин (Hb) является центральным элементом системы транспорта кислорода и очень важен для термостойкости [52]. Эта возрастающая потребность в кислороде, которая следует за повышением температуры, наряду с меньшим количеством доступного кислорода из-за пониженной растворимости в воде, вызывает необходимость в интенсивном синтезе Hb [10]. Это регулирование Hb происходит не сразу, поэтому внезапное повышение температуры приводит к краткосрочному несоответствию транспорта кислорода и потребности в энергии, что влияет на физиологические функции организмов [26,27] и, следовательно, вызывает снижение ФК и вариации скорости плавания.Мы заметили, что особи дафнии, как правило, оставались на дне контейнеров при самых низких температурах и плыли вверх во время самых высоких. Мы также проверили скорость плавания индивидуумов при каждой температурной обработке, но мы не получили четких и последовательных результатов, поскольку мы наблюдали высокую вариабельность поведения и скорости плавания среди людей. Например, по мере того, как люди становились более подверженными стрессу, количество петель и прыжков увеличивалось, что еще больше затрудняло расчет средней скорости плавания.Более того, чрезмерное повышение температуры означает, что люди попадают в диапазон верхнего пессимума [24], что приводит к серьезному несоответствию транспорта кислорода и потребности в энергии, что вызывает переход к анаэробному метаболизму и, наконец, коллапс высших физиологических функций [25]. –27,29], таким образом почти подавляя FC D . magna , а также рост особей в размерах. Превышение предела пессимума или степени его воздействия приводит к смерти [24,26,27].Было обнаружено, что этот предел превышен при 29 ° C. В условиях холодной воды потребность в кислороде снижается, а доступность кислорода высока благодаря повышенной растворимости в воде. Однако нижний предел температуры, указывающий на начало диапазона нижнего пессимума [24], характеризуется прекращением вентиляции и перфузии и мышечной активности, необходимой для правильной подачи кислорода [29]. Впоследствии PO 2 в крови уменьшается [25] и активируется анаэробный метаболизм [27].Хотя результаты показывают, что 11 ° C были крайне неблагоприятными для людей, выживаемость все еще была выше 70%, что указывает на то, что нижний предел критической температуры еще не был достигнут. Следовательно, похоже, что D . magna особей более уязвимы к повышению, а не к понижению температуры, даже когда величина изменения температуры одинакова.

Хотя снижение FC было более значительным с увеличением TCR, эта тенденция к снижению почти отсутствовала при TCR выше 10 ° C / день.Эти результаты предполагают, что при низких TCR происходит активация ответов, например, изменения экспрессии некоторых белков теплового шока [40] или гемоглобинов [10,38] или изменения анаэробной емкости митохондрий [53,54]. в том же временном масштабе, что и изменение температуры, так что преимущества, вытекающие из этого отклика, уже заметны в краткосрочных измерениях. Однако при TCR выше 10 ° C / день активация механизмов температурной реакции все еще может быть незаметной, так что результирующие значения FC практически не зависят от TCR.Впоследствии результаты показывают, что температура изменяется на D . magna человек, с которыми приходится справляться во время DVM, связаны с метаболическими затратами, которые сильно зависят от температурного градиента и, хотя и в меньшей степени, от величины TCR. Таким образом, чем дольше и усиливается летняя термическая стратификация, вызванная глобальным потеплением [49], тем сильнее влияние на D . magna популяций, выполняющих DVM. Однако, если температурный градиент становится слишком большим, D . magna особей, скорее всего, будут избегать DVM, чтобы избежать резких перепадов температуры [55], что сделает их более уязвимыми для хищников.

При обратном изменении температуры применяется тот же TCR, D . magna особей смогли быстро восстановиться, так что FC снова увеличился. Эти результаты совпадают с результатами, полученными Paul et al. [25], которые наблюдали это при экспонировании D . magna особей, акклиматизировавшихся к разным температурам (от 10, 20 или 30 ° C) до 35 или 36 ° C, были значительные различия в LT 50 (температура 50% смертности) непосредственно после теплового воздействия, но эти различия почти исчезли. после 24 часов реинкубации до исходной температуры, что подтверждает их способность быстро восстанавливаться после термического стресса.Однако в настоящем исследовании в течение первых 4 часов повторного воздействия длительной температуры акклиматизации FC все еще был ниже начального значения, и на него более негативно влияли более высокие TCR, а также более высокие конечные температуры. Активация механизмов теплового отклика требует времени. Таким образом, восстановление исходных метаболических условий также требует своего времени, так что даже при возврате к оптимальным условиям наблюдаются краткосрочные дефициты ФК.

Gienapp et al. [56] подчеркнули важность анализа способности организмов выполнять микроэволюционные реакции на быстрое изменение климата и четко разграничили генетические и фенотипические реакции.Следуя этому направлению исследований, Van Doorslaer et al. [57] продемонстрировали огромную вместимость D . magna должны адаптироваться, как за счет генетической адаптации, так и за счет пластичности, к температурным изменениям в короткие сроки. Сильная фенотипическая пластичность, характерная для D . magna объясняется их способностью регулировать определенные гены в ответ на внезапные и резкие изменения температуры [38,40]. Эта способность адаптироваться к постоянно меняющейся среде обусловлена ​​огромным эволюционным потенциалом D . magna имеет в результате большой генетической изменчивости [58]. Ключевым фактором в адаптации к определенной температуре является способность регулировать синтез Hb [10]. Время, необходимое для акклиматизации к теплым температурам, аналогично времени, необходимому для индукции гемоглобина, с любыми значительными изменениями, происходящими в течение первых трех дней [29]. Более того, акклиматизация к холоду обычно достигается за счет увеличения аэробной способности митохондрий [53,54]. Хотя было доказано, что резкие перепады температуры имеют решающее краткосрочное влияние на метаболизм D . magna , эксперименты по акклиматизации подтвердили, что со временем эти организмы способны адаптироваться к определенным температурам, независимо от скорости изменения температуры. В наших экспериментах квазиакклимация происходила через 4 дня (эксперименты 15 ° C), 5 дней (эксперименты 25 ° C) и 6 дней (11 ° C), после чего FC достигло значений, почти в три раза превышающих значения, полученные во время эксперимента. первые 4 часа выдержки до конечной температуры. Эти результаты согласуются с Прехтом [59], который обнаружил признаки термической акклиматизации у D . magna , с точки зрения частоты сердечных сокращений и движений ног, через 5–7 дней. Однако акклиматизация зависела от температуры и, вероятно, сильно зависела от начальной температуры акклиматизации (20 ° C), так что конечный FC был самым высоким для 15 ° C и самым низким для 11 ° C. Акклиматизация была невозможна при 29 ° C, так как все D . magna человек умерли после 5 дней воздействия этой температуры. Эти результаты подтверждают, что 29 ° C находится в пределах верхнего пессимального диапазона для D . magna , позволяющая выжить только на короткое время [25]. Однако мы не достигли нижнего диапазона пессимума, поскольку наши результаты показывают, что 11 ° C все еще находится в субоптимальном диапазоне температур. Эти наблюдения согласуются с Chen et al. [60], которые обнаружили, что после 24 часов выдержки при 10 ° C все еще не было значительных изменений в силе подвижности D . magna , по сравнению с 20 ° C. Интенсивный синтез Hb в высокотемпературных экспериментах подтвержден цветом D . magna человек. При 25 ° C они были малиновыми, а затем потеряли окраску при понижении температуры, пока они не стали почти прозрачными при 11 ° C. Хотя при 29 ° C синтез гемоглобина также должен был увеличиться, отсутствие окраски после 4 дней воздействия этой температуры подтвердило, что D . magna человек не смогли акклиматизироваться к этой температуре. Другими словами, внезапные изменения температуры сначала вызывают снижение FC, но после того, как регулирующий механизм будет настроен на конечную температуру, D . magna человек способны в значительной степени восстанавливаться (квазиакклиматизация), адаптируя свой метаболизм к новым условиям в течение нескольких дней, хотя и до тех пор, пока условия остаются в допустимых пределах.

Даже после D . magna особей акклиматизировались к соответствующей конечной температуре, организмы смогли восстановить максимальный FC в течение 2–4 дней после реакклимации до 20 ° C. Поэтому хоть D . magna человек быстро адаптируют свой регуляторный механизм к внезапным изменениям температуры, эти реакции обратимы, так что их метаболизм может легко восстановиться после таких событий, когда восстанавливается начальная температура долгосрочной акклиматизации.Однако анализ смертности (рисунки A и B в приложении S1) показывает, что выживаемость D . magna человек значительно уменьшается в зависимости от скорости изменения температуры, так что, хотя люди, кажется, могут легко восстановиться с точки зрения метаболизма, эти изменения температуры обходятся дорого.

Кроме того, в зависимости от происхождения D . magna популяций, существует большая изменчивость их устойчивости к температуре [38].Модель D . magna культур, использованных в этом исследовании, изначально происходили из системы водоотведения, расположенной на северо-востоке Испании. Таким образом, население адаптировалось к типичному средиземноморскому климату. Средняя температура воздуха (ААТ) самого жаркого месяца (июля) за период 1971–2017 гг. В этом районе составила 23,3 ° C. Однако за последние два десятилетия произошло повышение температуры на 0,4 ° C за десятилетие, так что за последние 10 лет AAT в июле составляла 24,1 ° C [61]. Этот факт необходимо учитывать при интерпретации полученных результатов, поскольку местный естественный отбор дает D . magna популяций с большей или меньшей устойчивостью к температуре, в зависимости от их потребностей [38,62]. Более того, среди видов дафний существуют значительные различия в термостойкости, которые зависят от тепловых характеристик их среды обитания. Другими словами, D . magna — довольно жаростойкие виды [10,63]. Кроме того, различия в производительности при высоких или низких температурах также могут возникать в зависимости от того, принадлежат ли особи к зимним или летним клонам [64].Наконец, предпочтительная температура и окно термического допуска для D . magna находятся под непосредственным влиянием температуры акклиматизации [25,29,30], хотя верхний тепловой предел практически не изменяется при акклиматизации [25,29]. Следовательно, D . magna особей демонстрируют наивысшую плавательную активность и самую низкую выработку лактата (анаэробный метаболизм) вблизи температуры их акклиматизации, показывая, что D . magna плавание зависит от аэробного обеспечения энергией и, следовательно, максимизируется в оптимальном диапазоне термостойкости [25,29], как и их FC.Все эти факты были учтены при интерпретации и сравнении полученных результатов, так как все они напрямую влияют на D . magna: термостойкость и температурные предпочтения.

Благодарности

Эта работа была поддержана Университетом Жироны, финансирующим MPCUdG2016, и проектом INNOQUA из программы исследований и инноваций Европейского Союза Horizon 2020 (Ares2016-1770486) для MFM, TS и JC. Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Список литературы

  1. 1. Браун Дж. Х., Гиллули Дж. Ф., Аллен А. П., Сэвидж В. М., Западный Великобритания. К метаболической теории экологии. Экология. 2004; 85: 1771–1789.
  2. 2. Giebelhausen B, Lampert W. Температурные нормы реакции Daphnia magna: влияние концентрации пищи. Freshw Biol. 2001; 46: 281–289.
  3. 3. Блестящий К.Дж., Ремани К.Н., Нирмала Е., Джаладжа Т.К., Сасидхаран В.К. Биоочистка сточных вод с использованием водных беспозвоночных, Daphnia magna и Paramecium caudatum.Биоресур Технол. 2005; 96: 55–58. pmid: 15364080
  4. 4. Пау С., Серра Т., Коломер Дж., Казамитджана Х, Сала Л., Кампф Р. Фильтрующая способность дафнии магна на частицах ила в очищенных сточных водах. Water Res. 2013; 47: 181–186. pmid: 23095291
  5. 5. Стрейле Д. Североатлантическое колебание синхронизирует взаимодействие трофических сетей в озерах Центральной Европы. Proc R Soc Lon B Biol Sci. 2002; 269: 91–395.
  6. 6. Стрейле Д. Метеорологическое воздействие на динамику планктона в большом и глубоком континентальном европейском озере.Oecologia. 2000; 122: 44–50. pmid: 28307955
  7. 7. Berger SA, Diehl S, Stibor H, Trommer G, Ruhenstroth M, Wild A, et al. Температура воды и глубина перемешивания влияют на время и величину событий во время весенней сукцессии планктона. Oecologia. 2007; 150: 643–654. pmid: 17024384
  8. 8. Шалау К., Ринке К., Стрейле Д., Петерс Ф. Температура является ключевым фактором, объясняющим межгодовую изменчивость развития дафний весной: модельное исследование. Oecologia.2008; 157: 531–543. pmid: 18574598
  9. 9. MacKay MD, Neale PJ, Arp CD, De Senerpont Domis LN, Fang X, Gal G и др. Моделирование озер и водохранилищ в климатической системе. Limnol Oceanogr. 2009; 54: 2315–2329.
  10. 10. Войтал-Франкевич А. Влияние глобального потепления на Daphnia spp. динамика населения: обзор. Aquat Ecol. 2012; 46: 37–53.
  11. 11. Montagnes DJS, Morgan G, Bissinger JE, Atkinson D, Weisse T. Краткосрочное изменение температуры может повлиять на поток углерода в пресной воде: микробная перспектива.Glob Chang Biol. 2008; 14: 1–16.
  12. 12. Heugens E, Jager T, Creyghton R, Kraak M, Hendriks A, Van Straalen N и др. Температурно-зависимые эффекты кадмия на Daphnia magna: накопление по сравнению с чувствительностью. Environ Sci Technol. 2003; 37: 2145–2151. pmid: 12785520
  13. 13. Бернс CW. Связь между скоростью фильтрации, температурой и размером тела у четырех видов дафний. Limnol Oceanogr Lett. 1969; 14: 693–700.
  14. 14. McMahon JW. Некоторые физические факторы, влияющие на пищевое поведение Daphnia magna straus.Может J Zool. 1965; 43: 603–611.
  15. 15. Mourelatos S, Lacroix G. Скорость фильтрации Cladocera на месте: влияние длины тела, температуры и концентрации пищи. Limnol Oceanogr. 1990; 35: 1101–1.
  16. 16. Гофен М. Температурная зависимость потребления пищи, выведения аммиака и дыхания у Ceriodaphnia reticulata (Jurine) (озеро Кинерет, Израиль). Freshw Biol. 1976; 6: 451–455.
  17. 17. Цуй МТК, Ван W-X. Температура влияет на накопление и выведение ртути у пресноводных кладоцеров Daphnia magna.Aquat Toxicol. 2004; 70: 245–256. pmid: 15550281
  18. 18. Лоурейро С., Куко А.П., Кларо М.Т., Сантос Д.И., Педроса М.А., Гонсалвес Ф. и др. Прогрессивная акклиматизация изменяет взаимодействие между соленостью и температурой в экспериментальных популяциях дафний. Chemosphere. 2015; 139: 126–132. pmid: 26079923
  19. 19. Loose CJ, Dawidowicz P. Компромиссы в простой вертикальной миграции зоопланктона: затраты на избежание хищников. Экология. 1994; 75: 2255.
  20. 20. Hoefnagel KN, De Vries EHJ, Jongejans E, Verberk CEP и др.Правило размера и температуры у Daphnia magna для разных генетических линий и онтогенетических стадий: множественные паттерны и механизмы. Ecol Evol. 2018; 8: 3828–3841. pmid: 29721260
  21. 21. Маседа-Вейга А., Вебстер Г., Каналс О., Сальвадо Х., Вейтман А. Дж., Кейбл Дж. Хроническое воздействие температуры и нитратного загрязнения на Daphnia magna: Подходит ли этот кладоцер для широкого использования в качестве третичного лечения? Water Res. 2015; 83: 141–152. pmid: 26143271
  22. 22. Пэ Э, Саманта П, Ю Дж, Юнг Дж.Влияние повышенной температуры на размножение, окислительный стресс и токсичность Cu у Daphnia magna. Ecotoxicol Environ Saf. Эльзевир; 2016; 132: 366–371. pmid: 27376351
  23. 23. Шелфорд В.Е. Некоторые концепции биоэкологии. Экология. 1931; 12: 455–467.
  24. 24. Schwerdtfeger F. Ökologie der Tiere: Autökologie. Гамбург, Берлин: Пауль Перей; 1977.
  25. 25. Пол RJ, Lamkemeyer T, Maurer J, Pinkhaus O, Pirow R, Seidl M, et al.Термическая акклиматизация у микрорелковых дафний: обзор поведенческих, физиологических и биохимических механизмов. J Therm Biol. 2004; 29: 655–662.
  26. 26. Pörtner HO. Изменение климата и температурно-зависимая биогеография: кислородное ограничение термостойкости у животных. Naturwissenschaften. 2001; 88: 137–146. pmid: 11480701
  27. 27. Pörtner HO. Вариации климата и физиологические основы температурно-зависимой биогеографии: системная молекулярная иерархия термостойкости у животных.Comp Biochem Physiol Part A. 2002; 132: 739–761.
  28. 28. Зайдл, доктор медицины, Пироу Р., Пол Р.Дж. Акклимация микрорелковых Daphnia magna к теплым температурам зависит от экспрессии гемоглобина. J Therm Biol. 2005; 30: 532–544.
  29. 29. Зейс Б., Маурер Дж., Пинхаус О, Бонгартц Е, Пол Р.Дж. Анализ плавательной активности показывает, что на термостойкость Daphnia magna влияет температурная акклиматизация. Может J Zool. 2004; 82: 1605–1613.
  30. 30. Макки Д.Долгосрочная температурная акклиматизация у Daphnia magna: влияние на скорость фильтрации. J Plankton Res. 1995; 17: 1095–1103.
  31. 31. Бернс CW. Взаимосвязь между размером тела кладоцер, питающихся фильтром, и максимальным размером поглощаемых частиц. Limnol Oceanogr. 1968; 13: 675–678.
  32. 32. МГЭИК. Изменение климата 2013: основы физических наук [Интернет]. 2013. Доступно: https://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar5/wg1/WGIAR5_SPM_brochure_en.pdf
  33. 33.Истерлинг Д. Р., Миль Г. А., Пармезан С., Чангнон С. А., Карл Т. Р., Мирнс Л. О.. Экстремальные климатические явления: наблюдения, моделирование и воздействия. Science 2000; 289: 2068–74. pmid: 11000103
  34. 34. Пёртнер ХО, Фаррелл А.П. Физиология и изменение климата. Наука 2008; 322: 690–692. pmid: 18974339
  35. 35. Angilletta MJ. Тепловая адаптация: теоретический и эмпирический синтез. 1-е изд. Оксфорд, Великобритания: Издательство Оксфордского университета; 2009.
  36. 36. Хоффманн А.А., Андерсон А., Халлас Р.Противоположные клины для устойчивости к высоким и низким температурам у Drosophila melanogaster. Ecol Lett. 2002; 5: 614–618.
  37. 37. Брайан Х., Кингсолвер Дж. Г., Кэррингтон Э. Биофизика, физиологическая экология и изменение климата: имеет ли значение механизм? Annu Rev Physiol. 2005. 67: 177–778. pmid: 15709956
  38. 38. Ямпольский Л.Ю., Шаер TMM, Эберт Д. Адаптивная фенотипическая пластичность и местная адаптация к температурной толерантности в пресноводном зоопланктоне. Proc R Soc Lon B Biol Sci.2014; 281: 20132744.
  39. 39. Городской MC. Повышение риска исчезновения из-за изменения климата. Наука 2015; 348: 571–573. pmid: 25931559
  40. 40. Янсен М., Гертс А.Н., Раго А., Спаниер К.И., Дени С., Де Мистер Л. и др. Термическая толерантность ключевого вида Daphnia magna — ген-кандидат и подход к анализу выбросов. Mol Ecol. 2017; 26: 2291–2305. pmid: 28146303
  41. 41. Микульски А., Черник М., Пияновска Ю. Время индукции и обратимость изменений в истории жизни дафний, вызванных присутствием рыб.J Plankton Res. Издательство Оксфордского университета; 2005; 27: 757–762.
  42. 42. Новак Б., Тайсон Дж., Джорффи Б., Чикаш-Надь А. Необратимые переходы клеточного цикла происходят из-за обратной связи на системном уровне. Nat Cell Biol. 2007; 9: 724–728. pmid: 17603504
  43. 43. Hays GC. Обзор адаптивного значения и экосистемных последствий вертикальных миграций зоопланктона. Hydrobiologia. 2003; 503: 163–170.
  44. 44. Ламперт В. Конечные причины простой вертикальной миграции зоопланктона: новые доказательства гипотезы избегания хищников.Arch für Hydrobiol. 1993; 79–88.
  45. 45. Ринке К., Петцольдт Т. Моделирование влияния температуры и пищи на индивидуальный рост и размножение дафний и их последствий на уровне популяции. Limnologica. 2003; 33: 293–304.
  46. 46. Стич Х. Б., Ламперт В. Уклонение хищников как объяснение суточной вертикальной миграции зоопланктона. Природа. 1981; 293: 396–398.
  47. 47. Герристен Дж. Поведенческий резонанс дафний со скоростью изменения температуры: возможное усиление вертикальной миграции.Limnol Oceanogr. 1982; 27: 254–261.
  48. 48. Давидович П. Какой компонент вертикальной миграции зоопланктона является наиболее дорогостоящим? Труды SIL, 1922–2010. Тейлор и Фрэнсис; 1994; 25: 2396–2399.
  49. 49. Ву С., Бейтс Б., Збигнев Кундзевич А.В., Палутикоф Дж. Изменение климата и вода. Технический документ Межправительственной группы экспертов по изменению климата. Женева; 2008.
  50. 50. Riessen HP, Linley RD, Altshuler I., Rabus M, Söllradl T., Clausen-Schaumann H, et al.Изменения в химическом составе воды могут отключить защиту планктона от добычи. Proc Natl Acad Sci U S. A. 2012; 109: 15377–82. pmid: 22949653
  51. 51. Серра Т., Коломер Дж. Время гидравлического удерживания на эффективности удаления частиц с помощью фильтрации дафний магна на очищенных сточных водах. Int J Environ Sci Technol. 2016; 13: 1433–1442.
  52. 52. Ламкемейер Т., Цейс Б., Пол Р.Дж. Температурная акклиматизация влияет на поведение, связанное с температурой, а также на физиологию и биохимию переноса кислорода у водяной блохи Daphnia magna.Может J Zool. 2003; 81: 237–249.
  53. 53. Гудерлей Х. Температура и скорость роста как модуляторы метаболических возможностей мышц рыб. В: Пёртнер Х.О., Playle RC, редакторы. Физиология холодного океана. Нью-Йорк: издательство Кембриджского университета; 1998. С. 58–87.
  54. 54. Сен-Пьер Дж., Шарест П.М., Гудерлей Х. Относительный вклад количественных и качественных изменений в митохондриях в метаболическую компенсацию во время сезонной акклиматизации радужной форели oncorhynchus mykiss.J Exp Biol. 1998; 201: 2961–2970.
  55. 55. Калабан MJ, Макаревич JC. Влияние температуры и плотности на амплитуду вертикальной миграции Daphnia magna. Limnol Oceanogr. 1982; 27: 262–271.
  56. 56. Дженапп П., Теплицкий С., Алхо Дж. С., Миллс Дж. А., Мерила Дж. Изменение климата и эволюция: разделение экологических и генетических реакций. Mol Ecol. 2008; 17: 167–178. pmid: 18173499
  57. 57. Ван Дорслаер В., Стокс Р., Дювивье С., Беднарска А., Де Мистер Л.Динамика популяции определяет генетическую адаптацию дафний к температуре. Эволюция. 2009; 63: 1867–1878. pmid: 19473405
  58. 58. Стиллман Дж. Х., Колборн Дж. К., Ли К. Э., Патель Н. Х., Филлипс М. Р., Тоул Д. В. и др. Последние достижения в геномике ракообразных. Интегр Комп Биол. Издательство Оксфордского университета; 2008; 48: 852–868. pmid: 21669837
  59. 59. Прехт Х. Temperaturabhängigkeit von Lebensprozessen. Zeitschrift für Naturforsch. 1949; 4б: 26–35.
  60. 60. Чен Л., Фу Х, Чжан Г, Цзэн И, Рен З.Влияние температуры, pH и мутности на поведенческие реакции Daphnia magna и японской медаки (Oryzias latipes) в биомониторе. Процедуры Environ Sci. 2012; 13: 80–86.
  61. 61. Паскуаль Х. Эстасьо метеорологический де л’Эстартит и Торроэлья де Монгри [Интернет]. 2018 [цитировано 18 июля 2018 года]. Доступно: http://meteolestartit.cat/
  62. 62. Гиртс А.Н., Вановербеке Дж., Ваншоенвинкель Б., Ван Дорслаер В., Фейхтмайр Н., Аткинсон Д. и др. Быстрая эволюция термостойкости у водяных блох дафний.Нат Клим Чанг. 2015; 5: 665–956.
  63. 63. MacIsaac HJ, Hebert PDN, Schwartz SS. Меж- и внутривидовая изменчивость острой термической толерантности дафний. Physiol Zool. 1985; 58: 350–355.
  64. 64. Carvalho GR. Клональная экология Daphnia magna (ракообразные: кладоцера). 2. Термическая дифференциация сезонных клонов. J Anim Ecol. 1987; 56: 469–478.

Краткосрочная связь между температурой окружающей среды и госпитализацией пациентов с острым инфарктом миокарда для пациентов с сахарным диабетом: исследование временных рядов

Аннотация

Фон

Острый инфаркт миокарда (ОИМ) — основная причина смерти людей с сахарным диабетом (СД), и было установлено, что он чаще возникает при экстремальных температурах.С увеличением распространенности СД и повышением средней глобальной температуры количество случаев ОИМ, связанных с жарой, среди пациентов с СД может возрасти. В этом исследовании сравнивается повышенный риск ОИМ в периоды экстремальных температур у пациентов с СД и без СД.

Методы

Нелинейные модели с распределенным запаздыванием (DLNM) были использованы для оценки краткосрочной связи между среднесуточной температурой и госпитализацией ОИМ (код Международной классификации болезней 9-й редакции [МКБ-9]: 410.00–410.99), стратифицированного по статусу DM (МКБ-9: 250.00–250.99), во все государственные больницы Гонконга с 2002 по 2011 год с поправкой на другие метеорологические переменные и загрязнители воздуха. Анализы также были стратифицированы по сезону, возрастной группе, полу и типу приема (первое и повторное поступление). Данные о госпитализации и метеорологические данные были получены от Управления больниц Гонконга (HA) и Обсерватории Гонконга (HKO).

Выводы

Всего в исследование было включено 53 769 пациентов с ОИМ.Поступления пациентов с СД с ОИМ были линейно и отрицательно связаны с температурой в холодное время года (совокупный относительный риск [cumRR] [95% доверительный интервал] в лаге 0–22 дня (12 ° C против 24 ° C) = 2,10 [1,62–2,72] ]), тогда как среди пациентов без СД рост начинался только при падении температуры ниже 22 ° C с более слабой ассоциацией (cumRR = 1,43 [1,21–1,69]). В жаркое время года количество госпитализаций среди больных СД с ОИМ начинало увеличиваться, когда температура опускалась ниже или поднималась выше 28.8 ° C (cumRR в лаге 0–4 дня [30,4 против 28,8 ° C] = 1,14 [1,00–1,31]), тогда как среди пациентов без СД не было никакой связи с температурой. Различия в чувствительности к температуре между пациентами с СД и без СД были наиболее заметны в группе моложе 75 лет и среди пациентов, впервые госпитализированных в холодное время года. Основным ограничением этого исследования было отсутствие данных об индивидуальном воздействии температуры окружающей среды.

Выводы

пациентов с СД имели более высокий риск госпитализации с ОИМ, чем пациенты без СД при экстремальных температурах.Риски госпитализации пациентов с СД резко возрастают как при высоких, так и при низких температурах, с более сильным эффектом при низких температурах, в то время как риск ОИМ среди пациентов без СД повышается лишь незначительно при низких температурах. Следует предоставить целевые инструкции по охране здоровья, чтобы предупредить пациентов с DM и врачей об опасностях экстремальных температур. Необходимы дальнейшие исследования для прогнозирования воздействия рисков ОИМ на пациентов с сахарным диабетом в результате изменения климата.

Информация об авторе

Почему было проведено это исследование?

  • Было обнаружено, что смертность и заболеваемость от острого инфаркта миокарда (ОИМ) возрастают как при высоких, так и при низких температурах.
  • Было проведено несколько исследований по возможному изменению эффекта этой ассоциации за счет коморбидности с сахарным диабетом (СД), особенно в более теплом климате.

Что сделали и обнаружили исследователи?

  • Исследование временных рядов было проведено с использованием данных по всем 53 769 госпитализациям по поводу ОИМ в государственные больницы Гонконга с 2002 по 2011 год, а также метеорологических данных и данных о загрязнителях за тот же период времени.
  • Современный метод регрессии, который учитывает как нелинейные, так и запаздывающие ассоциации, был использован для оценки связи между температурой и поступлением ОИМ, стратифицированного по статусу DM и контроля других метеорологических переменных и загрязнителей, а также сезонных и долгосрочных тенденций.
  • Наши результаты показали, что количество госпитализаций среди пациентов с СД в анамнезе резко возросло как при высоких, так и при низких температурах по сравнению с поступлением среди пациентов без СД в анамнезе.

Что означают эти выводы?

  • Поскольку ОИМ часто приводит к летальному исходу, а его несмертельное возникновение может приводить к таким осложнениям, как сердечная недостаточность, пациентам с СД следует рекомендовать по возможности избегать воздействия как высоких, так и низких температур.
  • Сочетание растущей распространенности DM и более высоких температур в результате изменения климата может привести к более частому возникновению ОИМ, связанного с жарой, в будущем при отсутствии смягчающих мер.

Образец цитирования: Lam HCY, Chan JCN, Luk AOY, Chan EYY, Goggins WB (2018) Краткосрочная связь между температурой окружающей среды и госпитализацией пациентов с острым инфарктом миокарда для пациентов с сахарным диабетом: исследование временных рядов. PLoS Med 15 (7): e1002612. https://doi.org/10.1371/journal.pmed.1002612

Академический редактор: Мадлен Томсон, Программа для Африки, США

Поступила: 29 января 2018 г .; Одобрена: 14 июня 2018 г .; Опубликован: 17 июля 2018 г.

Авторские права: © 2018 Lam et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Данные о госпитализации, использованные в этом исследовании, были охвачены соглашением о конфиденциальности с Управлением больниц Гонконга. Контактным лицом для получения данных является Ширли Ау, секретарь Центральной группы по административной оценке запросов на внешние данные, Управление больниц, САР Гонконг (hacpaaedr @ ha.org.hk).

Финансирование: Это исследование было поддержано Фондом здравоохранения и медицинских исследований, предоставленным Управлением по продовольствию и здоровью, САР Гонконг (код проекта: 12130241), полученным WG (https://rfs1.fhb.gov.hk/ английский / фонды / фонды_hmrf / фонды_hmrf_abt / фонды_hmrf_abt.html). Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что конкурирующих интересов не существует.

Сокращения: AMI, острый инфаркт миокарда; ХОБЛ, хроническое обструктивное заболевание легких; cumRR, совокупный относительный риск; df, степени свободы; DLNM, нелинейная модель с распределенным запаздыванием; DM, сахарный диабет; DTR, дневной температурный диапазон; GAM, обобщенная аддитивная модель; HA, [Гонконг] Управление больницы; HKO, Обсерватория Гонконга; HMRF, Фонд медицинских исследований здоровья; МКБ-9, Международная классификация болезней 9-го пересмотра; MMT, минимальная болезненность температуры; RH, относительная влажность; RRR, коэффициент относительного риска; РСП, вдыхаемые взвешенные частицы

Введение

Сообщается, что экстремальная температура окружающей среды связана с неблагоприятными последствиями для здоровья во всем мире [1], а также с ухудшением состояния сахарного диабета (СД) и повышенной смертностью [2–8].Всемирное мета-регрессионное исследование обнаружило положительную связь между непереносимостью глюкозы и температурой наружного воздуха [9]. Исследования, проведенные в США [2–4] и Сиднее, Австралия [5], обнаружили положительную связь между температурой и осложнениями и смертностью, связанными с СД, в то время как исследования на Филиппинах [6] и Китае [7,8] выявили повышенную смертность от СД на как высокие, так и низкие температуры. Было высказано предположение, что изменение климата, ведущее к повышению средних глобальных температур [10], и рост распространенности СД представляют «двойную угрозу» в увеличении бремени болезней [11].

Острый инфаркт миокарда (ОИМ) является одной из ведущих причин смерти среди людей с СД [12] из-за прогрессирующего сужения коронарных артерий, приводящего к недостаточному кровоснабжению миокарда [13]. Предыдущие исследования показали увеличение смертности и заболеваемости ОИМ как при высоких, так и при низких температурах. Исследования на Кубе [14], Гётеборге, Швеция [15], Вустере, Массачусетсе [16], Португалии [17] и Копенгагене, Дания [18], показали более высокий риск ОИМ при низких температурах, в то время как исследования из Южной Кореи [19,20 ] и Англия и Уэльс [21,22] сообщили о повышенном риске ОИМ как при высоких, так и при низких температурах.Также было обнаружено, что пациенты с СД более уязвимы, чем пациенты без СД, к другим проблемам со здоровьем во время экстремальных температур. Исследования, проведенные в Англии, сообщили об увеличении количества обращений к терапевтам среди пациентов с СД в периоды как высоких, так и низких температур [11], в то время как исследование из Торонто сообщило о более высоком риске посещения пунктов неотложной помощи при сердечно-сосудистых заболеваниях среди пациентов с СД при высоких температурах [23]. Температурно-чувствительный характер как СД, так и ОИМ, а также более высокая уязвимость к другим проблемам со здоровьем среди пациентов с СД предполагают возможность более высокого риска госпитализаций, связанных с температурой, ОИМ среди пациентов с СД.Насколько известно авторам, только несколько ранее опубликованных исследований специально сравнивали риск ОИМ между пациентами с СД и без него. В немецком исследовании изучалась связь между возникновением инфаркта миокарда и температурой окружающей среды и было обнаружено, что более высокая частота ОИМ была связана с более низкими температурами, но не было изменения эффекта этой связи в анамнезе СД [24]. Исследование, проведенное в Вустере, штат Массачусетс, обнаружило более сильное увеличение случаев ОИМ среди пациентов с СД при снижении видимой температуры в холодное время года, хотя разница между группами не была статистически значимой ( p = 0.11) [16]. В ходе исследования было обнаружено лишь немного более сильное, умеренное увеличение встречаемости ОИМ с более высокими температурами для группы DM в жаркое время года, и разница между группами была незначительной ( p = 0,36) [16]. Однако такие исследования не проводились в субтропическом или тропическом климате.

В Гонконге в предыдущих исследованиях также сообщалось об увеличении количества госпитализаций по поводу сердечно-сосудистых заболеваний [25,26] и ОИМ [27] при низких температурах, а также о более высоких рисках естественной смертности среди пациентов с СД в периоды как низких, так и высоких температур [28]. .Общие данные указывают на потенциальный повышенный риск ОИМ у пациентов с СД при экстремальных температурах. Это исследование было направлено на сравнение относительных рисков госпитализаций с ОИМ при экстремальных температурах между пациентами с СД и без СД в Гонконге, городе с субтропическим климатом, с использованием ретроспективного подхода к временным рядам.

Методы

Дизайн исследования

Ретроспективный анализ временных рядов использовался для оценки краткосрочной связи между температурой и госпитализацией ОИМ в Гонконге с 2002 по 2011 год.Это исследование является частью финансируемого Фондом медицинских исследований (HMRF) проекта (мастер-проект) по оценке того, как DM изменяет краткосрочные связи между температурой окружающей среды и серией госпитализаций по конкретным причинам, включая AMI, в Гонконге. Протокол основного исследования показан в тексте S1.

Характеристики окружающей среды

Записи средней суточной температуры (° C), средней дневной относительной влажности (RH) в процентах (%), дневной средней солнечной радиации (МДж / м 2 ), суточной средней скорости ветра (км / ч) и суточного количества осадков ( мм) за исследуемый период с центральной станции мониторинга Обсерватории Гонконга (HKO) были получены с веб-сайта HKO.Площадка HKO была выбрана потому, что она расположена в густонаселенном центре города, недалеко от того места, где проживает большая часть населения Гонконга, а также потому, что в течение периода исследования отсутствовали данные по этой станции. Записи о среднесуточной концентрации вдыхаемых взвешенных частиц (RSP; PM10 в мкг / м 3 ), диоксида серы (SO 2 в мкг / м 3 ), диоксида азота (NO 2 в мкг / м 3 ) и озон (O 3 в мкг / м 3 ) со всех станций общего мониторинга, кроме Tap Mun — всего 10 станций — были собраны с веб-сайта Департамента охраны окружающей среды Гонконга за тот же период. и были усреднены по станциям за каждый день.Записи с Tap Mun, станции общего мониторинга в отдаленном районе с небольшой численностью населения, и 3 придорожных станций были исключены из исследования, поскольку записи были менее репрезентативными для облучения населения в целом [29]. Если была какая-либо пропущенная запись для конкретного загрязнителя со станции в день, средний уровень этого загрязнителя в день будет усреднен по другим станциям с действительными записями. С метеорологическими данными и данными о загрязнителях воздуха можно ознакомиться на официальном сайте HKO (http: // www.hko.gov.hk/contente.htm) и Департамент охраны окружающей среды (http://www.epd.gov.hk/epd/english/top.html).

Данные о приеме

Данные обо всех госпитализациях за период с 1998 по 2011 год из всех государственных больниц Гонконга были получены от Управления больниц Гонконга (HA). На данные по HA приходилось около 83% всех госпитализаций в Гонконге [26]. Для выявления ОИМ использовался основной диагноз при выписке по кодам Международной классификации болезней 9-го пересмотра (МКБ-9) (МКБ-9 = 410.00–410,99) кейсы. Все поступившие в AMI в период с 2002 по 2011 годы были извлечены и исследованы на предмет любых предыдущих записей о поступлении DM, причем записи были проверены до 1998 года, самого раннего года, по которому были доступны полные данные. Пациенты с записями о поступлении СД (МКБ-9 = 250,00–250,99) с любым из 10 первых диагнозов при выписке до или одновременно с поступлением ОИМ считались больными СД. Затем каждое поступление с AMI было классифицировано в группу DM или non-DM.

Статистический анализ

Комбинация обобщенных аддитивных моделей Пуассона (GAM) и нелинейных моделей с распределенным запаздыванием (DLNM) [30] использовалась для изучения взаимосвязей между переменными окружающей среды и госпитализациями ОИМ при контроле сезона, долгосрочных тенденций, дня недели и праздников. .Эти модели допускают как нелинейные, так и запаздывающие ассоциации, которые являются общими для исследований временных рядов переменных окружающей среды и показателей здоровья. Ежедневное количество поступлений с ОИМ регрессировали по всем воздействиям окружающей среды одновременно в исходной модели, с отдельными моделями, подходящими для групп с DM и без DM. Все анализы проводились отдельно для холодного сезона (ноябрь – апрель) и жаркого сезона (май – октябрь), чтобы свести к минимуму возможное изменение влияния взаимосвязей между воздействием и исходом по сезонам.Рассматриваемые воздействия включали среднесуточные значения температуры, относительной влажности, скорости ветра, 4 загрязнителей воздуха и общую дневную солнечную радиацию. Скорость ветра была преобразована в квадратный корень, а PM10 преобразована в логарифмическую форму для уменьшения асимметрии. Осадки в тот же день, долгосрочный временной тренд, сезонный тренд, день недели и праздничный день были скорректированы в моделях. Количество осадков в тот же день было скорректировано в моделях, основанных на гипотезе о том, что сильный дождь может сдерживать обращение за медицинской помощью [26]. Метеорологические факторы и загрязнители воздуха моделировались с использованием функций crossbasis (), созданных в пакете dlnm () R [31].Были рассмотрены максимальные запаздывания 30 дней для метеорологических факторов и 10 дней для загрязнителей воздуха, а для моделей были приняты степени свободы (df), равные 3, допустимые как для ассоциаций воздействия и последствий, так и для запаздывающих ассоциаций. Осадки, долгосрочный тренд и сезонность корректировались в моделях с использованием сплайнов в пакетах mgcv () R [32]. Исходя из стандартной настройки 1 df для каждого года для долгосрочного тренда и 7 df для каждого года (т. Е. Df = 4 для каждого сезона с 6 месяцами), максимально допустимый df для осадков, долгосрочного тренда и сезонного тренд составлял 2, 10 и 4 соответственно.Более подробная информация о статистическом моделировании представлена ​​в S2 Text.

Температура, относительная влажность, скорость ветра и NO 2 остались в окончательной модели, в то время как солнечное излучение, PM10, SO 3 и O 3 было удалено. Окончательная модель показана ниже:

  • cb: кроссбазис независимых переменных, созданный с помощью пакета dlnm () для DLNM в R
  • s (): функция сглаживания независимых переменных в пакете mgcv () для GAM в R
  • factor (): индикатор категориальных независимых переменных
  • Долгосрочная тенденция: день исследования (1, 2, 3,…, 3,227)
  • Сезонный тренд: день года (1, 2, 3,…, 365/366)
  • DOW: день недели (1, 2, 3,…, 7)

Температура на 97-м процентиле в жаркое время года была принята за экстремально высокую температуру, а на 3-м процентиле в холодное время года — за экстремально низкую температуру.Контрольные точки выбирались исходя из характера наблюдаемой ассоциации. Температура, связанная с наименьшим риском в U-образной ассоциации, минимальная температура заболеваемости (MMT) или, если наблюдалась линейная связь, средняя температура использовались в качестве контрольных значений для сравнения. Связь считалась статистически значимой, если 95% доверительный интервал относительного риска не включал относительный риск = 1,0. Чтобы сравнить относительный риск госпитализаций между группами с СД и без СД, мы исследовали кривые «воздействие-ответ» для каждой группы и рассчитали отношение относительного риска (RRR) и соответствующий 95% доверительный интервал, используя подход, предложенный Альтманом и Бландом в 2003 г. [33] с использованием оцененных относительных рисков и соответствующих 95% доверительных интервалов для 2 групп (текст S2).

Также был проведен анализ подгрупп с разбивкой по возрастным группам (<75, ≥75), полу и типу госпитализации (первые госпитализации с ОИМ, повторные госпитализации) для выявления восприимчивых групп [21].

Максимальный df = 4 и 14 для долгосрочного тренда и df = 5 для кроссбазисных условий были применены в качестве анализа чувствительности. Частные автокорреляционные функции и графики остатков были проверены на соответствие моделей. Исследование было одобрено Комитетом по этике опросов и поведенческих исследований Китайского университета Гонконга.

Результаты

Краткое описание

За период исследования было 53 796 госпитализаций с ОИМ (среднее количество госпитализаций в день = 14,73). Среди них 30,8% были среди пациентов с СД, 54,7% были госпитализированы в холодное время года, 61,7% были мужчинами, 48,9% были в возрасте ≥75 лет и 75,2% были госпитализированы впервые. Показатели госпитальной летальности для всех госпитализированных пациентов, пациентов с СД и пациентов без СД составили 19,6%, 20,5% и 19,2% соответственно (таблица 1). Медианы (межквартильный размах) среднесуточной температуры и средней относительной влажности в жаркое время года составили 27.80 ° C (26,10–29,10 ° C) и 80,00% (75,00–85,00%) (таблица 2). Медианы (межквартильный размах) средней температуры и средней относительной влажности в холодное время года составляли 19,30 ° C (16,70–21,80 ° C) и 78% (69,00–85,00%), соответственно (Таблица 2)

Корреляционный анализ не показал высокой корреляции между 4 переменными в оба сезона (таблица S2.1 в тексте S2).

Результаты регрессии

Холодное время года.

Количество обращений к AMI обычно увеличивалось при падении температуры.Ассоциация длилась около 22 дней для пациентов с СД и без него. Число госпитализаций среди пациентов с СД резко и линейно увеличивалось с понижением температуры во всем диапазоне температур, наблюдаемых в холодное время года, в то время как госпитализация среди группы без СД увеличивалась линейно только при падении температуры ниже 22 ° C до 24 ° C (рис.1). . В этом сезоне DLNM предсказал относительный риск для каждых 0,5 ° C. Таким образом, хотя 3-й процентиль температуры составлял 11,7 ° C, мы округлили его до 12 ° C, чтобы представить экстремально низкую температуру в этом сезоне.Соответствующие кумулятивные RR (cumRRs) (95% доверительный интервал) в лаге 0–22 дня (12 ° C против 24 ° C) для групп DM и без DM составляли 2,10 (1,62–2,72) и 1,43 (1,21–1,69). (Таблица 3). Связь с низкой температурой была значительно сильнее в группе DM, с RRR (95% доверительный интервал) 1,46 (1,07–1,99) (таблица 3). Анализ подгрупп показал, что среди пациентов, не страдающих сахарным диабетом, пожилой возраст (по сравнению с <75), женщины (по сравнению с мужчинами) и случаи первой госпитализации (по сравнению с рецидивирующими) продемонстрировали более сильный повышенный риск при низких температурах.В целом, пациенты с СД имели более высокий риск при более низких температурах, чем пациенты без СД в каждой подгруппе (таблица 3). Однако среди группы DM повышенный риск при низких температурах был сильнее для мужской группы. Различия в чувствительности к низким температурам между группами с СД и без СД были более очевидны в группе <75 (RRR = 1,66 [1,07–2,59]), мужчинах (RRR = 1,91 [1,30–2,80]) и в группе первого госпитализации. случаев (RRR = 1,55 [1,08–2,22]) (Таблица 3) (Рис. 2). Различная чувствительность к температуре между полом и типом госпитализации сохранилась после того, как анализ был подвергнут дальнейшей стратификации по возрастным группам.

Рис. 1. cumRR и 95% доверительный интервал госпитализаций с ОИМ среди группы с DM (красная сплошная линия и выделенная область) и группы без DM (зеленая пунктирная линия и столбцы) в холодное время года (ноябрь – апрель) в государственных больницах. САР Гонконг в 2002–2011 гг.

ОИМ, острый инфаркт миокарда; cumRR — коэффициент совокупного риска; СД, сахарный диабет.

https://doi.org/10.1371/journal.pmed.1002612.g001

Рис. 2. cumRR и 95% доверительный интервал госпитализаций с ОИМ среди группы DM (красная сплошная линия и выделенная область) и группы без DM ( зеленая пунктирная линия и столбцы) в подгруппах (A) <75 лет, (B) ≥75, (C) мужчины, (D) женщины, (E) первые госпитализации и (F) повторные госпитализации в холодное время года (ноябрь – апрель) ) в государственных больницах САР Гонконг в 2002–2011 гг.

ОИМ, острый инфаркт миокарда; cumRR — коэффициент совокупного риска; СД, сахарный диабет.

https://doi.org/10.1371/journal.pmed.1002612.g002

Горячий сезон.

У пациентов с СД была обнаружена U-образная связь между температурой и поступлением ОИМ с минимальной заболеваемостью около 28,8 ° C (рис. 3). Избыточный риск, связанный с высокими температурами, достиг своего пика в тот же день и сохранялся около 4 дней. CumRR в лаге 0–4 дня (30,4 ° C против 28.8 ° C) составило 1,14 (1,00–1,31) (таблица 4). Для пациентов без СД количество госпитализаций с ОИМ не увеличивалось с повышением температуры (совокупный RR = 1,00 [0,91–1,10]) (таблица 4). RRR при сравнении cumRR между группой DM и группой без DM при 30,4 ° C (против 28,8 ° C) составил 1,14 (0,97–1,34). Среди пациентов без СД не было явных различий в относительных рисках между возрастными группами, полом и типами госпитализации (таблица 4). Подобно результатам в холодное время года, относительный риск госпитализации пациентов с СД в целом был выше, чем у пациентов без СД, за исключением возрастной группы ≥75 лет (таблица 4).Повышенные риски в группе DM были наиболее сильными для субъектов моложе 75 лет и были одинаковыми для разных полов и типов госпитализации. Значительная разница в чувствительности к высоким температурам между группами пациентов с DM и без DM наблюдалась у пациентов моложе 75 лет (RRR = 1,33 [1,07–1,67]) (таблица 4) (рис. 4).

Рис. 3. cumRR и 95% доверительный интервал госпитализаций с ОИМ среди группы с DM (красная сплошная линия и выделенная область) и группы без DM (зеленая пунктирная линия и столбцы) в жаркое время года (май – октябрь) в государственных больницах. САР Гонконг в 2002–2011 гг.

ОИМ, острый инфаркт миокарда; cumRR — коэффициент совокупного риска; СД, сахарный диабет.

https://doi.org/10.1371/journal.pmed.1002612.g003

Рис. 4. cumRR и 95% доверительный интервал госпитализаций с ОИМ среди группы DM (красная сплошная линия и выделенная область) и группы без DM ( зеленая пунктирная линия и столбцы) в подгруппах (A) <75 лет и (B) ≥75 лет в жаркое время года (май – октябрь) в государственных больницах САР Гонконг в 2002–2011 гг.

ОИМ, острый инфаркт миокарда; cumRR — коэффициент совокупного риска; СД, сахарный диабет.

https://doi.org/10.1371/journal.pmed.1002612.g004

Риски ОИМ как в группах с DM, так и в группах без DM также увеличивались, когда температура опускалась ниже 28,8 ° C. Связь была сильнее для группы DM (cumRR [23,6 ° C против 28,8 ° C; отставание 0–4 дня] = 1,22 [1,02–1,44]), чем в группе без DM (cumRR = 1,09 [0,97–1,22]), но разница не была значимой (таблица 4). Анализ чувствительности с использованием df = 4 или 14 и использования df = 5 для параметров экспозиции и задержки дал результаты, согласующиеся с результатами основного анализа.Результаты анализа чувствительности можно найти в S3 Text.

Обсуждение

В то время как количество госпитализаций с ОИМ в Гонконге увеличивалось, когда температура падала в холодное время года как для пациентов с СД, так и для пациентов без СД, госпитализация пациентов с СД показала более высокий температурный порог и значительно более сильную связь с температурой в холодное время года. В жаркое время года количество госпитализаций среди пациентов с СД с ОИМ значительно увеличивалось при повышении температуры выше 28,8 ° C, но не наблюдалось повышенного риска при высоких температурах для группы без СД.Повышенный относительный риск для пациентов с СД с более низкой температурой был выше, чем для группы без СД для всех подгрупп. Повышенная чувствительность к низкой температуре у пациентов с СД была более выражена в группе моложе 75 лет, мужчинах и при первом поступлении. В жаркое время года не наблюдалось явного повышения относительного риска среди пациентов без СД во всех подгруппах при высоких температурах. Пациенты с СД продемонстрировали более высокий относительный риск, чем пациенты без СД в большинстве подгрупп. Пациенты <75 показали статистически значимо различную чувствительность к высоким температурам между группами DM и без DM в жаркое время года, с более высоким повышенным относительным риском для группы DM.

Предыдущее исследование температурных допусков AMI в Гонконге показало, что большее количество госпитализаций было связано с более низкими температурами, но не обнаружило повышения при более высоких температурах [27]. Результаты согласуются с выводами для пациентов без СД в этом исследовании. Наш вывод о том, что госпитализация пациентов с СД с ОИМ показала большую чувствительность к температуре окружающей среды, особенно в холодное время года, согласуется с результатами предыдущего исследования в Вустере, штат Массачусетс [16], регионе с влажным континентальным климатом.По сравнению с Гонконгом, в Вустере более прохладное лето и гораздо более холодная зима. Как сообщается в исследовании Worcester, дневная температура в 5-м / 95-м процентилях составляла -10,0 ° C / 10,3 ° C в холодные месяцы и 4,4 ° C / 24,2% в теплые месяцы [16]. Это указывало на то, что DM может изменять ассоциацию температура-AMI как в субтропических, так и в континентальных регионах. Однако наши результаты отличались от результатов предыдущего исследования, проведенного в Аугсбурге, Германия, в котором была обнаружена умеренная связь более высокой частоты возникновения ОИМ при более низких температурах, но не было существенных или значимых различий в ассоциации между пациентами с СД и пациентами без СД [24].В Аугсбурге относительно умеренный климат и больший перепад температур, чем в Вустере и Гонконге. Хотя дневной максимум может быть довольно высоким, о чем свидетельствует максимальная дневная температура 39,2 ° C, указанная в их исследовании, максимальная среднесуточная температура в течение 10-летнего периода исследования составляла всего 27,9 ° C [24], что ниже порогового значения на которое наше исследование обнаружило высокотемпературные ассоциации. В то время как более низкий порог теплового воздействия можно было бы ожидать в более прохладном климате, максимальная дневная минимальная температура, зарегистрированная в их исследовании, составила 19.8 ° C [24], что указывает на постоянное облегчение в ночное время из-за высоких температур. Это не относится к Гонконгу, где минимальные летние температуры часто превышают 27 ° C. Кроме того, в то время как в исследовании Аугсбурга использовался подход круглогодичного анализа, в исследовании Вустера и нашем исследовании проводился сезонный анализ. Сезонный анализ может помочь уменьшить модификацию эффекта сезонными факторами, которые могут искажать ассоциацию. Например, в регионах, где центральное отопление используется только в холодные месяцы, одна и та же температура в разные сезоны может быть связана с разными последствиями для здоровья, поскольку в холодные месяцы люди будут защищены системой отопления.Различия в генетике и / или поведении между двумя популяциями также могли повлиять на разницу в результатах.

Насколько нам известно, лишь в нескольких исследованиях сообщается о большей чувствительности к экстремальным температурам среди пациентов с сахарным диабетом с точки зрения других показателей здоровья. Большое когортное исследование пожилых людей в Гонконге [28] показало, что естественная смертность увеличивалась больше как при высоких, так и при низких температурах среди пациентов с СД, чем среди пациентов без сопутствующих заболеваний или с другими сопутствующими заболеваниями, включая хроническую обструктивную болезнь легких (ХОБЛ) и заболевания системы кровообращения. .Исследование обращений в отделения неотложной помощи из Торонто [34] показало, что частота госпитализаций по поводу сердечно-сосудистых заболеваний у пациентов с СД с экстремально высокими температурами выше, чем у пациентов без СД, но риск у пациентов с СД не увеличивался при низких температурах. Исследование, проведенное в Англии, показало, что количество обращений к терапевтам среди пациентов с СД возросло как при высоких, так и при низких температурах [11]. Авторы пришли к выводу, что увеличение количества консультаций во время сильной жары, вероятно, было специфическим для пациентов с СД, поскольку предыдущая работа не показала увеличения общего количества консультаций во время аномальной жары 2013 года.В этом исследовании также сообщалось о большем количестве консультаций по поводу сердечно-сосудистых заболеваний, связанных с жарой, среди пациентов с сахарным диабетом, но они не проводили анализа подгрупп на предмет воздействия холода [11].

Результаты нашего исследования согласуются с результатами предыдущих исследований, согласно которым пациенты с СД были более уязвимы при высоких температурах, чем пациенты без СД, особенно в отношении сердечно-сосудистых рисков. Пациенты с СД имеют эндотелиальную дисфункцию и плохой кровоток в коже, что может нарушить терморегуляцию и нарушить гемостаз, что может увеличить сердечную нагрузку и риск сердечно-сосудистых заболеваний при экстремальных температурах [35].

Наше исследование показало, что повышенный риск связанного с температурой ОИМ у пациентов с СД по сравнению с пациентами без СД был неизменно выше среди пациентов моложе 75 лет — по сравнению с теми, кто ≥75 лет — и, фактически, в жаркое время года почти не наблюдалось. не наблюдалось различий между группами DM и без DM среди лиц ≥75. Одно из возможных объяснений этого состоит в том, что DM может устранять защитный эффект более молодого возраста, особенно в периоды экстремальных температур, нарушая способность терморегуляции в относительно молодом возрасте, хотя эта гипотеза требует дальнейшего изучения.Предыдущее исследование также показало, что влияние СД на сердечно-сосудистые риски было менее очевидным среди пожилых людей и что сердечно-сосудистые риски не различались между пожилыми людьми с СД и без него [36]. Хотя в более старших группах (с СД и без него) вероятность развития ОИМ при экстремальных температурах была выше, в младшей группе была гораздо большая разница в чувствительности к температуре между группами с СД и без СД. Таким образом, хотя во время экстремальных температур следует уделять внимание пожилым пациентам независимо от статуса СД, такую ​​осторожность следует применять ко всем пациентам с СД независимо от возраста.Наше исследование также показало, что события при первой госпитализации были более чувствительны к температуре, что может быть связано с повышением осведомленности и медицинской помощи после предыдущей госпитализации по поводу ОИМ.

Результаты анализа без DM в этом исследовании согласуются с предыдущим исследованием в Гонконге, в котором было обнаружено, что общий риск госпитализации с ОИМ увеличивается, когда температура опускается ниже 24 ° C [27]. Постоянные ассоциации с низкими температурами также были зарегистрированы в других регионах, включая Кубу [14], Гётеборг, Швеция [15], Вустер, Массачусетс [16], Португалия [17] и Аугсбург, Германия [24], а также Копенгаген и Дания [18].Однако исследования из Кореи [19,20], Англии и Уэльса [21,22] показали, что риски ОИМ увеличиваются как при высоких, так и при низких температурах. Помимо эффектов диабета, генетики и поведения, сообщаемые гетерогенные ассоциации температуры и ОИМ могут быть связаны с различиями в климате и методологии, использованной для исследования.

Другая возможная причина того, что некоторые исследования не обнаружили связи между риском ОИМ и высокими температурами, заключается в том, что для некоторых групп населения и климата воздействие высоких температур на ОИМ может быть очень краткосрочным.Исследование, проведенное в Англии и Уэльсе [22], показало, что, хотя влияние низких температур на риск ОИМ может быть зафиксировано в ежедневных исследованиях, влияние высоких температур может быть зафиксировано только с помощью почасового исследования из-за гораздо более короткого лагового эффекта. . Это может быть еще одной причиной, по которой некоторые предыдущие исследования, оценивающие влияние суточной температуры на риски ОИМ, включая предыдущее гонконгское исследование ОИМ [27] и групповые анализы, не относящиеся к DM, в этом исследовании — обнаружили только выраженные эффекты холода. Для проверки гипотезы в более теплых регионах следует проводить будущие исследования, оценивающие запаздывающие эффекты высоких температур на почасовой основе.Генетика и поведение также могут способствовать возникновению различных ассоциаций, поскольку исследования в Корее обнаружили связь между высокими температурами и риском ОИМ [19,20].

Возможные механизмы увеличения риска ОИМ при низких температурах включают повышение артериального давления, гипертрофию сердца, увеличение количества тромбоцитов и вязкость крови [37–39]. Было обнаружено, что низкая температура связана с повышенным уровнем холестерина липопротеинов низкой плотности и снижением холестерина липопротеидов высокой плотности, что может способствовать увеличению риска ОИМ при низких температурах [40].Воздействие тепла может вызвать физиологические изменения, такие как учащение пульса, вязкость крови, количество тромбоцитов и эритроцитов [41]. При высоких температурах расширение сосудов и приток крови от жизненно важных органов к поверхности кожи для охлаждения также могут увеличивать сердечное напряжение и риск ОИМ [42].

Согласно Пятому отчету об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата, средняя глобальная температура увеличивается, в то время как количество холодных дней, скорее всего, уменьшится [10].Двойной феномен глобального потепления и глобальной эпидемии диабета может привести к увеличению числа случаев ОИМ, связанных с жарой, среди пациентов с СД. Хотя изменение климата может снизить частоту случаев ОИМ, связанных с низкой температурой, растущая распространенность СД среди населения и возможность того, что пациенты с СД более чувствительны к холоду, делают это сомнительным.

Важно отметить, что, хотя мы представляем наши результаты с точки зрения абсолютных температур, в целом было обнаружено, что температура окружающей среды по отношению к норме для конкретного климата очень важна с точки зрения воздействия на состояние здоровья.Таким образом, в то время как U-образная связь между результатами для здоровья и дневной температурой окружающей среды обычно обнаруживается в исследованиях временных рядов, MMT, а также пороговые значения, выше и ниже которых отмечаются эффекты высоких и низких температур, значительно различаются между районами с различный климат [1], причем более прохладный климат обычно имеет более низкие значения MMT и пороговые значения как для высоких, так и для низких температур из-за местной адаптации к климату. Следовательно, конкретные абсолютные среднесуточные температуры, определенные в данном исследовании как MMT и пороговые значения, не должны рассматриваться как универсальные для регионов с различным климатом.Кроме того, диапазон суточных (однодневных) температур (DTR) также может быть связан с результатами для здоровья [43–47]. В этом исследовании мы провели анализ чувствительности, включая суточную температуру, суточную максимальную температуру — суточную минимальную температуру в наших моделях. Мы обнаружили, что эта переменная не была связана с госпитализацией ОИМ для любой группы в жаркое время года, и только очень слабо и отрицательно связана с ОИМ для группы с DM только в холодное время года. Кроме того, включение этой переменной не повлияло на наши основные результаты.Отсутствие ассоциации может быть связано с в целом небольшим DTR, наблюдаемым в Гонконге, который также довольно постоянен в разные дни из-за высокой влажности и близости к океану. В других районах с более значительными колебаниями суточной температуры и / или более значительными межсуточными колебаниями DTR влияние этой переменной может быть важным.

У нашего исследования есть несколько ограничений. Типы ИМ, классифицированные по элевации сегмента ST на электрокардиограмме, записях о приеме лекарств и наличии других сопутствующих заболеваний, не рассматривались из-за недоступности данных и цели исследования.Эти факторы могут влиять на характер ассоциации температуры и ОИМ у пациентов с СД. Таким образом, это исследование не смогло отразить влияние тяжести заболевания на связь температуры и ОИМ. Во-вторых, в этом исследовании использовалась основная диагностика при выписке для выявления случаев ОИМ и не предполагалось никаких диагностических ошибок. Были включены случаи, госпитализированные по другим причинам, но у которых был диагностирован ОИМ во время госпитализации, в то время как те, которые были госпитализированы из-за ОИМ, но привели к другим осложнениям, не рассматривались в этом исследовании.Предыдущий вариант привел бы к переоценке связи между температурой и ОИМ, в то время как последний привел бы к смещению ассоциации в отрицательном направлении. Более того, уровень воздействия факторов окружающей среды предполагался одинаковым для всего населения. Однако уровень воздействия может варьироваться в зависимости от географического района проживания. В то время как метеорологические данные, собранные с одной станции в центре города, не будут полностью отражать воздействие температуры окружающей среды на всех жителей Гонконга, Гонконг довольно небольшой географически, и поэтому больших различий в средних дневных температурах обычно не наблюдается.Поскольку разница между группами в ассоциациях с высокими температурами не была статистически значимой, возможно, что более сильная ассоциация среди пациентов с СД могла быть случайной. Хотя мы также отмечаем, что более сильная тепловая ассоциация у пациентов с СД <75 лет была значительной. Наконец, в одной модели рассматривалось несколько независимых переменных, что могло вызвать проблему увеличения количества ошибок типа I из-за многократного тестирования. Результаты, представленные в этой статье, не были скорректированы для множественного тестирования, поэтому следует уделять внимание интерпретации результатов.

Заключение

Наше исследование показало, что количество госпитализаций пациентов с СД увеличивалось более резко по сравнению с пациентами без СД при экстремальных температурах, причем межгрупповые различия были особенно сильными для низкотемпературных ассоциаций. Результаты показали устойчивую связь повышенного риска госпитализации с ОИМ среди пациентов с СД при низких температурах в оба сезона и высоких температурах в жаркое время года. Напротив, мы обнаружили лишь незначительное повышение риска у пациентов без СД при низких температурах и отсутствие повышения при высоких температурах.Разница в чувствительности числа госпитализаций к температуре между пациентами с СД и без СД была более очевидной для пациентов моложе 75 лет. Результаты этого исследования следует принимать во внимание при разработке целевой политики в области здравоохранения против экстремальных температур и планировании ухода за пациентами с диабетом. Необходимы дальнейшие исследования в регионах с различным климатом, изучающие изменение влияния ассоциаций AMI-температура на статус DM. Следует рассмотреть будущие исследования, прогнозирующие возможное влияние повышения температуры на заболеваемость ОИМ среди пациентов с СД.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить Управление больниц Гонконга, Обсерваторию Гонконга и Департамент охраны окружающей среды Гонконга за предоставленные данные, использованные для этого исследования.

Список литературы

  1. 1. Гаспаррини А., Го Й., Хашизуме М., Лавин Э., Занобетти А., Шварц Дж. И др. Риск смертности, связанный с высокой и низкой температурой окружающей среды: многострановое обсервационное исследование. Ланцет. 2015; 386 (9991): 369–75.pmid: 26003380
  2. 2. Басу Р., Пирсон Д., Малиг Б., Бродвин Р., Грин Р. Влияние высокой температуры окружающей среды на посещения пунктов неотложной помощи. Эпидемиология. 2012 ноя; 23 (6): 813–20. pmid: 23007039
  3. 3. Грин Р.С., Басу Р., Малиг Б., Бродвин Р., Ким Дж. Дж., Остро Б. Влияние температуры на госпитализацию в девяти округах Калифорнии. Int J Public Health. 2010 апр; 55 (2): 113–21 pmid: 19771392
  4. 4. Шварц Дж. Кто чувствителен к перепадам температур? Анализ только для случая.Эпидемиология. 2005. 16 (1): 67–72. pmid: 15613947
  5. 5. Ванецкова П., Бамбрик Х. Госпитализация в связи с конкретной причиной в жаркие дни в Сиднее, Австралия. PLoS ONE. 2013 Янв; 8 (2): e55459. pmid: 23408986
  6. 6. Seposo XT, Dang TN, Honda Y. Как температура окружающего воздуха влияет на смертность от диабета в тропических городах? Int J Environ Res Public Health. 2017; 14 (385).
  7. 7. Ян Дж, Инь П, Чжоу М, Оу Си-Кью, Ли М, Лю И и др. Влияние температуры окружающей среды на смертность от диабета в Китае: исследование временных рядов в нескольких городах.Sci Total Environ. 2016 1 февраля; 543 (Pt A): 75–82. pmid: 26580729
  8. 8. Ли И, Лан Л, Ван И, Ян Ц, Тан В, Цуй Дж и др. Чрезвычайно низкие и высокие температуры увеличивают риск смерти от диабета в мегаполисах двух китайских городов. Environ Res. 2014; 134: 91–7. pmid: 25086705
  9. 9. Blauw LL, Aziz NA, Tannemaat MR, Blauw CA, de Craen AJ, Pijl H, et al. Заболеваемость диабетом и непереносимость глюкозы возрастает с повышением температуры наружного воздуха.BMJ Open Diabetes Res Care. 2017; 5: e000317. pmid: 28405341
  10. 10. IPCC2014. Обобщающий доклад об изменении климата 2014 г. Сводная глава для политиков. 2014.
  11. 11. Хаджат С., Хейнс А., Сарран С., Шарма А., Бейтс С., Флеминг Л. Е.. Влияние температуры окружающей среды на диабет 2 типа: перекрестный анализ более 4 миллионов консультаций терапевта по всей Англии. Экологическое здоровье. 2017; 16 (73): 1–8.
  12. 12. Леон БМ. Диабет и сердечно-сосудистые заболевания: эпидемиология, биологические механизмы, рекомендации по лечению и будущие исследования.Мир J Диабет. 2015; 6 (13): 1246. pmid: 26468341
  13. 13. Мендис С., Тигесен К., Кууласмаа К., Джампаоли С., Ма М. Определение инфаркта миокарда Всемирной организацией здравоохранения: пересмотр 2008–09 гг. 2011; (Октябрь 2010 г.): 139–46.
  14. 14. Риверо А., Болуфе Дж., Ортис П.Л., Родригес Ю., Рейес М.С. Влияние изменчивости климата на смертность от острого инфаркта миокарда в Гаване, 2001–2012 гг. MEDICC Rev.2015; 17 (2): 14–9. pmid: 26027582
  15. 15. Баррегард Л., Саллстен Г.Связь между температурой окружающей среды и госпитализацией при остром инфаркте миокарда в Гетеборге, Швеция: 1985–2010 гг. PLoS ONE. 2013; 8 (4).
  16. 16. Мадригано Дж., Миттлман М.А., Баккарелли А., Голдберг Р., Мелли С., фон Клот С. и др. Температура, инфаркт миокарда и смертность: изменение эффекта в зависимости от характеристик на индивидуальном уровне и на уровне области. Эпидемиология. 2014; 24 (3): 439–46.
  17. 17. Васконселос Дж., Фрейре Э., Альмендра Р., Сильва Г.Л. Влияние зимних холодов на острый инфаркт миокарда в Португалии.Environ Pollut. 2013; 183: 14–8. pmid: 23410618
  18. 18. Вичманн Дж., Кетцель М., Эллерманн Т., Лофт С. Прием пациентов в больницу с явной температурой и острым инфарктом миокарда в Копенгагене, Дания: перекрестное исследование. Здоровье окружающей среды. 2012; 11:19. pmid: 22463704
  19. 19. Ли С., Ли Э, Пак М.С., Квон Б.И., Ким Х., Юнг Д.Х. и др. Кратковременное влияние температуры на ежедневные посещения неотложной помощи при остром инфаркте миокарда с пороговыми температурами. PLoS ONE. 2014; 9 (4).
  20. 20. Kwon BY, Lee E, Lee S, Heo S, Jo K, Kim J и др. Уязвимость к температурным воздействиям на госпитализацию острого инфаркта миокарда в Южной Корее. Int J Environ Res Public Health. 2015; 37: 14571–88.
  21. 21. Бхаскаран К., Хаджат С., Хейнс А., Херретт Э., Уилкинсон П., Смит Л. Краткосрочное влияние температуры на риск инфаркта миокарда в Англии и Уэльсе: регрессионный анализ временных рядов Проекта национального аудита ишемии миокарда.BMJ. 2010; 341: c3823. pmid: 20699305
  22. 22. Бхаскаран К., Армстронг Б., Хаджат С., Хейнс А., Уилкинсон П., Смит Л. Тепло и риск инфаркта миокарда: почасовой анализ перекрестного анализа случаев в базе данных MINAP. BMJ. 2012; 345: e8050 pmid: 23243290
  23. 23. Лавин Э., Гаспаррини А., Ван Х, Чен Х., Ягути А., Флери, доктор медицины и др. Экстремальные температуры окружающей среды и посещение пунктов неотложной кардиореспираторной помощи: оценка риска по сопутствующим заболеваниям в исследовании временных рядов.Здоровье окружающей среды. 2014 Янв; 13 (1): 5. pmid: 24484632
  24. 24. Wolf K, Schneider A, Breitner S, von Klot S, Meisinger C, Cyrys J, et al. Эпидемиология и профилактика Температура воздуха и возникновение инфаркта миокарда в Аугсбурге, Германия. Тираж. 2009; 120: 735–42. pmid: 19687361
  25. 25. Тянь Л., Цю Х, Сунь С., Линь Х. Риск неотложной сердечно-сосудистой госпитализации, связанный с низкими температурами в Гонконге. Результаты Circ Cardiovasc Qual. 2016 Март; 9 (2): 135–42.pmid: 26933049
  26. 26. Чан EYY, Гоггинс В.Б., Юэ С.К., Ли П. Количество госпитализаций в зависимости от температуры, других погодных явлений и уровней загрязнения в городских условиях в Китае. Целебный орган Bull World. 2013; (Апрель): 576–84.
  27. 27. Goggins WB, Chan EYY, Yang C. Погода, загрязнение окружающей среды и острый инфаркт миокарда в Гонконге и Тайване. Int J Cardiol. 2013. 168 (1): 243–9. pmid: 23041014
  28. 28. Сунь С., Тиан Л., Цю Х, Чан К-П, Цанг Х, Тан Р. и др.Влияние ранее существовавших условий здоровья на краткосрочные риски смертности от температуры: данные перспективной китайской когорты пожилых людей в Гонконге. Environ Res. Июль 2016; 148: 7–14. pmid: 26994463
  29. 29. Лам ХК-И, Ли А.М., Чан ЭЙ-И, Гоггинс В.Б. Краткосрочная связь между госпитализациями астмы, температурой окружающей среды, другими метеорологическими факторами и загрязнителями воздуха в Гонконге: исследование временных рядов. Грудная клетка. 2016 24 июня; 1–13.
  30. 30. Армстронг Б.Модели взаимосвязи между температурой окружающей среды и суточной смертностью. Эпидемиология. 2006; 17: 624–31. pmid: 17028505
  31. 31. Гаспаррини А. Линейные и нелинейные модели с распределенным лагом в R: пакет dlnm. J Stat Softw. 2011; 43 (8): 1–20. pmid: 22003319
  32. 32. Саймон Н.В. Обобщенные аддитивные модели: введение с Р. Чепменом и Холлом; 2006.
  33. 33. Альтман Д.Г., Бланд Дж. М.. Образование и дебаты: Статистика Примечания: Еще раз о взаимодействии: разница между двумя оценками.BMJ. 2003; 326 (январь): 219.
  34. 34. Лавин Э., Гаспаррини А., Ван X, Чен Х., Ягути А., Флери, доктор медицины. Экстремальные температуры окружающей среды и посещение пунктов неотложной кардиореспираторной помощи: оценка риска по сопутствующим заболеваниям в исследовании временных рядов. Состояние окружающей среды. 2014; 13: 5 pmid: 24484632
  35. 35. Петровский Ю.С. Влияние сосудистой эндотелиальной дисфункции, связанной с диабетом 2 типа, на физиологию кожи и повседневную активность. J Diabetes Sci Technol.2011. 5 (3): 657–67. pmid: 21722580
  36. 36. Кенни Г.П., Сигал Р.Дж., Макгинн Р. Регулирование температуры тела при диабете. Температура. 2016; 3 (1): 119–45.
  37. 37. Modesti PA, Morabito M, Bertolozzi I, Massetti L, Panci G, Lumachi C и др. Связанные с погодой изменения в 24-часовом профиле артериального давления, влияние возраста и последствия для лечения гипертонии. Гипертония. 2006; 47: 155–61. pmid: 16380524
  38. 38. Китинги В.Р., Колшоу С.Р.К., Коттер Ф., Мэтток М., Мерфи М., Челлия Р.КЛИНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Повышение количества тромбоцитов и эритроцитов, вязкости крови и артериального давления при умеренном поверхностном охлаждении: факторы смертности от коронарного и церебрального тромбоза зимой. Br Med J. 1984; 289 (ноябрь): 1405–8.
  39. 39. ВС З. Сердечно-сосудистые реакции на воздействие холода. Front Biosci. 2011. 2 (27): 495–503.
  40. 40. Hong YC, Kim H, Oh SY, Lim YH, Kim SY, Yoon HJ и др. Ассоциация низкой температуры окружающей среды и сердечно-сосудистых маркеров. Sci Total Environ.2012; 435–436: 74–9. pmid: 22846766
  41. 41. Keatinge WR, Coleshaw SRK, Easton JC, Cotter F, Mattock MB, Chelliah R. Повышение количества тромбоцитов и эритроцитов, вязкости крови и уровня холестерина в плазме во время теплового стресса и смертности от коронарного и церебрального тромбоза. Am J Med. 1986. 81 (5): 795–800. pmid: 3776986
  42. 42. Басу Р. Высокая температура окружающей среды и смертность: обзор эпидемиологических исследований с 2001 по 2008 гг. Environ Heal A Glob Access Sci Source.2009; 8 (1).
  43. 43. Гуо Ю., Гаспаррини А., Армстронг Б.Г., Таватсупа Б., Тобиас А., Лавин Е. и др. Изменчивость температуры и смертность: исследование в нескольких странах. Перспектива здоровья окружающей среды. 2016; 124 (10): 1554–9. pmid: 27258598
  44. 44. Лим И-Х, Хонг И-С, Ким Х. Влияние дневного диапазона температур на госпитализацию сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний в Корее. Sci Total Environ. 2012 15 февраля; 417–418: 55–60. pmid: 22281041
  45. 45. Лян В.М., Лю В.П., Куо Х.В.Диапазон суточных температур и прием в отделение неотложной помощи по поводу хронической обструктивной болезни легких на Тайване. Int J Biometeorol. 2009, январь; 53 (1): 17–23. pmid: 18989710
  46. 46. Xu Z, Huang C, Su H, Turner LR, Qiao Z, Tong S. Диапазон дневных температур и детская астма: исследование временных рядов. Гигиена окружающей среды 2013; 12; 12. pmid: 23374669
  47. 47. Song G, Chen G, Jiang L, Zhang Y, Zhao N, Chen B и др. Диапазон суточных температур как новый фактор риска смерти от ХОБЛ.Респирология. 2008 ноябрь; 13 (7): 1066–9. pmid: 18922144

Погодные элементы

Какая погода? Это состояние атмосферы, окружающей Землю в определенной области. Атмосфера представляет собой газовую мантию (в основном кислород и азот), покрывающую Земля и вращаясь вместе с ней в космосе. Погода никогда не бывает статичным. Это динамично, меняется день за днем, час за часом и даже поминутно.

Из трех основных компонентов, составляющих среду пожара (топливо, Погода и топография), погода является наиболее важной, но она постоянно меняется.Этот блок будет иметь дело с роль погоды в возникновении и распространении лесных пожаров и в использовании предписанных пожаров.

Необходимо учитывать несколько факторов погоды. Их:

Кроме того, засуха , в результате определенных погодных условий, должны быть рассмотрены.



Температура воздуха напрямую влияет на поведение при пожаре из-за потребности в тепле для зажигания и продолжения горения процесс. Мы обсуждали лучистое тепло в предыдущем блоке.Тепло от Солнце передается Земле радиацией. Это тепло нагревает поверхность земли и атмосферу, близкую к поверхность, в свою очередь, нагревается за счет отражения тепла от поверхности. Это причина того, что температура над поверхностью ниже. чем на поверхности земли. Эти температуры обычно снижаются примерно на 3,5 градуса на тысячу футов высоты. Это уменьшение известно как адиабатический градиент.

Лесное топливо получает тепло за счет солнечного излучения. В результате для зажигания требуется меньше тепла. Дифференциальный нагрев земной поверхности — движущая сила за большинством влияний на атмосферу. Солнце излучает лучи коротковолновой энергии (излучение). При ударе о твердый предмет, такой как деревья или трава, он нагревается. Поверхность поглощает часть тепла и отражает часть тепла. длинноволновое излучение, которое поглощается водяным паром в воздухе, таким образом повышение температуры тоже.

Возможно, температура является самым важным погодный фактор, влияющий на поведение пожара. Кто-то может сказать, что относительная влажность наиболее важна, но мы узнаем эта температура влияет на относительную влажность.

Температура топлива также влияет на скорость распространения пожаров. Теплое топливо воспламеняется и сгорает быстрее, потому что используется меньше тепловой энергии. для повышения температуры топлива до температуры воспламенения. Топливо, подвергающееся воздействию солнечного света, будет теплее, чем топливо в тени. Они также будут суше. Для по этой причине топливо, не затененное переизбытком, обычно будет более теплым и сухим. что приводит к более интенсивному пожару.

Пожары также усиливаются после обеда. Температура самая высокая в то время что приводит к более высоким температурам топлива. Вследствие этого, для повышения температуры топлива до температуры воспламенения требуется меньше тепла. В то же время повышение температуры приводит к снижению относительной влажности и влажность топлива.

Тип поверхности также влияет на температура. Температура на поверхности водоема будет ниже. потому что тепло легко проникает в воду и распространяется по ней.На С другой стороны, голая почва будет выше, потому что тепло не проникает. Вместо, он будет сконцентрирован на поверхности. В лесных районах деревья поглощают большая часть тепла. По этой причине топливо в тени будет прохладнее, чем в солнце.

ср другие причины мы обсудим позже.



Ветер оказывает сильное влияние на поведение огня из-за эффекта раздува Огонь. Ветер может измениться направление и интенсивность в течение дня. Это изменение может быть очень резким, удивляя горелка, которой нет тревога.Резкие изменения обычно происходит в полдень, когда атмосферные условия самый нестабильный. Мы будем обсудим стабильность позже.

Ветер важен для предписанные горелки пожарный из-за трех факторов, влияющих на его поведение при пожаре:

Подача кислорода для процесса горения

Снижение влажности топлива за счет увеличения испарения

Оказание давления, чтобы физически переместить огонь и тепло, выделяемое ближе к топливу на пути пожара, увеличивает излучение в том числе в некоторых ящики качки горящие угли, топки

Ветер увеличивает запас кислорода, который приводит к более быстрому горению огня.Он также удаляет поверхностную влагу топлива, которая увеличивает сушку топлива. Давление воздуха подтолкнет пламя, искры и головни к новому топливу. Придвигая пламя ближе к топливу перед огнем, топливо предварительно нагревается быстрее из-за повышенного теплового излучения, о котором говорилось ранее. Больше топлива становится доступен для сжигания, поскольку он более сухой и может достигать температуры воспламенения быстрее.

Ветер май представляет собой наиболее стойкую проблему . Он может менять скорость, направление или становиться довольно порывистым.Ветер влияет на скорость распространения и интенсивность пожара. Сильный ветер заставит очаг пожара быстро продвинуться вперед. Это может привести к тому, что огонь достигнет кроны деревьев и подпрыгнет барьеры, которые обычно останавливают пожар. Ветер может разносить искры и головешки впереди основного огня вызывая кровянистые выделения. Ветер обычно увеличивает испарение с влажных поверхностей, унося влажный воздух и подача осушающего воздуха.

Кроме того, ветер сильно влияет на предписанный огонь. рассеяние дыма, важное соображение. Национальная метеорологическая служба NOAA NWS обычно сообщает о скорости ветра в сводки погоды при пожаре на высоте 20 метров под открытым небом (например, в аэропорту). NWS также сообщает скорость транспортного ветра, среднюю скорость ветра от поверхность на высоту смешивания. В виде общее правило предписывает планировщики горения предписывать ветер у поверхности земли на уровне пламени или на уровне глаз от 1 до 5 миль в час и скорость транспортного ветра от 9 до 20 миль в час в зависимости от обстоятельств и установленной цели сжигания.

Влияние ветра на растительность

  • Трение у поверхности снижает скорость
  • Вызывает турбулентность и водовороты
  • Огонь усиливается на краю проемов
  • Увеличивает испарение, выдувая влажный воздух рядом с топливом
На вращающейся Земле с однородной поверхностью общая циркуляция Северного полушария будет состоять из северо-восточных пассатов, преобладающих западных ветров и полярных восточных ветров.

Общие типы ветров

Давление или градиент ветра

Воздух всегда движется из-за разницы температур. Он движется с высоты от до с низким давлением в попытке уравновесить перепады температур. Из-за движения Земли это не прямая линия. Ветер с высоты

«высота» будет вращаться по спирали по часовой стрелке в северном полушарии.Ветер поток в сторону «низкого» будет вращаться против часовой стрелки к центру. Эти максимумы и минимумы обычно показаны на погодных картах.

Фронтальные ветры

Погодный фронт — это пограничный слой между двумя воздушными массами разных температуры. Фронты начинаются из зоны низкого давления. Ветры будут сильнейшие на лобных границах. Направление ветра также изменится на по часовой стрелке при прохождении передней части.

Местные Типы ветров

Общие ветры ветры, которые включены в прогноз погоды.Местные факторы также будут повлиять на ветер в районе, который слишком мал, чтобы быть включенным в прогноз. Они известны как «местные ветры ». Есть два важных элемента поведения при стрельбе на юго-востоке.

Земля и Морские бризы

Как обсуждалось ранее, поверхность земли становится теплее воды. поверхности в течение дня. В результате воздух, прилегающий к земной поверхности, становясь теплее, начинает подниматься, и более прохладный воздух (следовательно, более тяжелый) течет вглубь суши, чтобы займите его место.Этот местный ветер начинается примерно через 2-3 часа после восхода солнца и заканчивается около заката.

Ночью верно обратное, потому что поверхность суши остывает быстрее, чем вода поверхность, вызывающая поток воздуха с суши в воду. Это смена обычно происходит около

Пока эти ветры обычно самые сильные в прибрежных районах, они могут возникать вокруг больших тел. воды.

Вихри

Вокруг крупных объектов и вдоль деревьев образуются вихревые ветры. Ветер Эдди может сильно повлиять на поведение огня на краю трибун. и открытых полей или вдоль дорог

Наклон Ветров

Сверхбольшой, плоские участки, воздушной массе трудно смешиваться, даже если воздух рядом с поверхность теплее, а значит светлее. Однако на склоне более легкий воздух может Поднимитесь по склону, заливая снизу более прохладным воздухом. Местные ветры будут днем течет вверх по склону, а ночью — вниз.Это верно даже для малейший уклон, если общий ветер не достаточно силен, чтобы преодолеть этот явление.




Устойчивость атмосферы — это сопротивление атмосферы вертикальному движение. Если атмосфера поощряется нестабильное вертикальное движение воздуха, что ведет к усилению огня Мероприятия. Если атмосфера не рекомендуется стабильное вертикальное движение воздуха, что снижает вероятность возгорания Мероприятия. Посылки воздушных масс при разных температурах постоянно смешиваются, пытаясь достичь одинаковых температура, как кипяток.В чем больше разница температур в атмосфере, тем нестабильнее условия и тем более движение — как по вертикали, так и по горизонтали. Более нестабильные условия приводят к большему вертикальному перемещению в Атмосфера. Такие условия действуют как открывать заслонку на плите. А огонь будет гореть более интенсивно из-за неограниченного восходящего потока атмосфера и конвективные течения. Под стабильные условия, огонь горит медленно и столб дыма не поднимается очень далеко.

Поверхность земли не нагревается солнцем равномерно, что приводит к нестабильным условиям.Более теплый воздух рядом с землей (нагретый от земли) легче, так как он расширяется и имеет тенденцию подниматься. Более холодный воздух из помещения, не нагретого так сильно и тяжелее, будет вытекать вместо более теплый воздух — значит, ветер. Лесной участки не будут нагревать прилегающий воздух так сильно, как расчищенное поле или шоссе. Вода не нагревается так сильно, как земля, потому что больший процент лучистое тепло легко поглощается нижними слоями воды.

Кучевые облака являются индикатором вертикального движения. Чем выше они поднимаются, тем нестабильнее атмосфера и выше вертикальное движение. Воздух в атмосфере легко смешивается с восходящими потоками и нисходящие потоки. Ветры будут порывистыми и имеют тенденцию менять направление. С сухим В условиях нестабильности кучевых облаков может не быть. Другие показатели: сильный порывистый ветер, высокие столбы дыма, хороший видимость и пыльные дьяволы или небольшие вихри.

Из-за лучистого тепла солнца стабильность меняется примерно так же, как и температура и относительная влажность в течение 24 часов. Ночью условия обычно очень стабильны и могут стать очень нестабильными. в течение дня.

Наиболее важным методом охлаждения воздуха до насыщения является адиабатическое охлаждение за счет подъема. Подъем может быть термическим, орографическим, или лобной.

Инверсия — это слой в атмосфере, где температура повышается. с высотой вместо уменьшения. С участием более теплый, менее плотный воздух, он действует как крышка на восходящих потоках. Это наиболее стабильное состояние, особенно когда оно близко к поверхность. На юго-востоке такие условия возникают почти каждую ночь. Они находятся близко к поверхности и со спокойным ветром, высокой влажностью и низкой температурой, пожары возникают редко, а количество горящих по ночам значительно сокращается по интенсивности. Дым будет только подниматься к инверсии, а затем расплющить и разложить по горизонтали.

Когда солнце встает и начинает нагревать поверхность земли, нижняя атмосфера нагревается, и инверсия быстро рассеивается.

Стабильные условия Нестабильные условия
  • Слоистые облака
  • Облака слоистого типа
  • Низкая облачность
  • Плохая видимость
  • Устойчивый ветер
  • Туман
  • Ограниченный подъем дымовых шлейфов
  • Облака, растущие вертикально
  • Облаков мало или нет
  • Облака кучевого типа
  • Дымоотвод высокий
  • Порывистый ветер
  • Хорошая видимость
  • Пыльные дьяволы


Влага в виде водяного пара всегда присутствует в атмосфере. И — количество влаги в атмосфере влияет на количество влаги, содержащейся в топливе.

Относительная влажность — это термин, используемый в предписанное сжигание, чтобы выразить количество влаги в атмосфере. Это это отношение фактического водяного пара в атмосфере к количеству водяной пар, который насыщал бы атмосферу при этой температуре. Когда относительная влажность составляет 40 процентов, это означает, что атмосфера содержит 40 процентов влаги, которую он мог бы содержать при этом температура.

Чем ниже относительная влажность, тем быстрее начнется пожар. и сжечь; тем сильнее будет гореть огонь. Как будет обсуждаться в более подробно позже, влага в топливе поглощает тепло и уменьшает возгорание интенсивность, прежде чем он превратится в пар и отогнан. Когда относительная влажность низкая, влажность в топливе легко испаряется, когда поднимается на поверхность топлива. Когда влажность высокая, влаге труднее испаряться в воздухе. Следовательно, высокий влажность действует как заслонка на плите.Если влажность 100 процентов или близка к ней, топливо не высыхает. С другой стороны, чем ниже относительная влажность, тем быстрее влага испарится.

Относительная влажность сильно колеблется в течение каждых 24 часов. Как правило, он будет самым высоким в ранние утренние часы перед дневной свет и самый низкий днем; суточный цикл. Это связано с тем, что относительная влажность изменяется в зависимости от температуры. Когда воздух нагревается, он расширяется и в результате будет удерживать больше влаги. Фактическая сумма не изменилась, но она распределяется по большему количеству площадь, следовательно процент меньше. В виде изменения температуры, изменения относительной влажности, но в обратном направлении. С повышением температуры относительная влажность понижается и наоборот. наоборот.

Полезное правило: Относительная влажность удваивается с каждым падением температуры на 20F и уменьшается вдвое. с каждым повышением температуры на 20F.



Осадки (дождь или снег) оказывают прямое и немедленное воздействие на топливо влажность и относительная влажность.Температура обычно тоже опускается, и ветер стихает. Когда атмосфера становится насыщенной, осадки обычно выпадают, если добавляется больше влаги. Осадки быстро увлажнит поверхность топлива до такой степени, что огонь не сможет воспламениться и никаких пожаров не будет.

Характер осадков — важный фактор в определении пожарный сезон (период возникновения лесных пожаров). На юге сезон пожаров начинается осенью и обычно затихает. в течение декабря и, возможно, января, поскольку климат становится холодным, с многочисленными дожди, тихий ветер и пасмурное небо.Знание типичных погодных условий в районе имеет важное значение для успешной работы. прописал планировщик ожогов. Обычно последние две недели Февраль и первые две недели марта подходят для позднего периода покоя. горит на глубоком юге. В виде ранней весной дожди уменьшаются, а ветры усиливаются, наступает сезон пожаров. снова высокий до середины или конца апреля. Последние две недели марта и первое две недели апреля, как правило, хороший период для планирования ожогов в начале вегетационного периода. в зависимости от набухания и распухания почек у целевых видов.

Как зелень растительности, предписанные условия горения могут ухудшиться. Если, однако, наступает зимняя засуха и продолжается до весны, пожары легко сгорит в летом из-за большого количества мертвого, сухого топлива и низкая влажность топлива. Этих пожаров может быть больше трудно контролировать и наносит больший ущерб из-за более глубокого сжигания подстилки и потребление топлива большего размера. В длительные периоды засушливой погоды засуха, влажность, которая находится ближе к центру более крупных видов топлива и глубже в поверхностный мусор может пробиваться на поверхность и испаряться в сухую Атмосфера.В результате больший процентов от общего количества топлива становится доступным топливом ; доступны для записи.



При добавлении влаги в атмосферу или понижается температура воздуха, повышается относительная влажность. Когда он увеличивается до точки насыщения, влага начинает объединяться на капли. Поскольку этот процесс продолжается, капли становятся видимыми — как облака. Когда атмосфера очень сухая, насыщение может не быть достигнуто, и облака не образуются.

Облака образуются, когда есть много поверхность нагрева от солнца и много влаги присутствует. По мере того, как воздух, близкий к поверхности, нагревается, он поднимается вверх и заменяется на более прохладный воздух. Нагретый воздух может подниматься пока он не станет насыщенным и не сформируются облака. Когда поднимается теплый воздух остывает, пока не достигнет температуры окружающего воздуха. На этой высоте набухший тип образуются кучевые облака. Если они продолжают накапливаться, становятся темнее, и может идти дождь.

Облака также вызваны фронтами . Фронты и связанные с ними облака важны, потому что фронты означают изменение погоды.Облака видимые указатели фронтов и других погодных явлений. Кучевые облака указывают на вертикальное движение атмосферы. Облака являются влагой. Чем больше облаков доступно, тем больше влаги и относительная влажность будет выше. Облачное небо затеняет поверхность земли и получает меньше лучистого тепла. Температура ниже и ветры более умеренные.

Облака и осадки покрывают широкую полосу и простираются на некоторое расстояние за медленно движущимися холодными фронтами.Если теплый воздух влажный и устойчивый, возникают слоистые облака и непрерывный дождь. Если теплый воздух условно нестабилен, вероятны ливни и грозы.
Если теплый воздух над теплым фронтом влажный и условно нестабильный, образуются высококучевые и кучево-дождевые облака. Часто грозы будут встраиваться в облачные массы.
Подъем теплого влажного воздуха, когда он поднимается вверх по склону теплого фронта, производит обширная облачность и осадки.
Если теплый воздух над теплым фронтом влажный и устойчивый, облака относятся к слоистому типу. Последовательность типов облаков — перистые, перисто-слоистые, альтослоистые и нимбослоистые. Осадки постоянные и увеличиваются. постепенно с приближением фронта.
При быстром движении холодных фронтов погода более суровая и занимает более узкую полосу. Если теплый воздух влажный и условно нестабильный, как в этом случае, прямо перед холодным фронтом образуются рассеянные ливни и грозы.
крутизна и скорость холодных фронтов приводят к узкой полосе облачности и осадки, поскольку теплый влажный воздух перед фронтом поднимается.

На юге c старые фронты обычно идут с запада на восток — обычно на юго-восток. Холодный фронт будет обычно меняют направление ветра с южного на южное. на запад и дальше на северо-запад.

Циркуляция вокруг области низкого давления вызывает горизонтальное сближение воздуха на низких уровнях и подъем воздуха около центр.По этой причине области низкого давления обычно являются областями облачность и осадки. Фронтальный подъем часто сочетается с конвергенция.

Когда одна масса воздуха движется, она толкается под массой воздуха. замените, если он холоднее, заставив другую массу приподняться. Если поднять достаточно высоко, из-за охлаждения сформируются облака и может выпасть дождь. Если воздушная масса теплее, чем замещаемая, она будет надвинули на другую массу. В В любом случае поднимается одна воздушная масса, вызывая облака. Это причина того, что у нас меняется погода и, возможно, идет дождь, когда фронт проходит.

Громовержцы

Один тип облаков может вызвать неприятности, даже если они непродолжительны. По мере роста кучевых облаков они становятся более турбулентными. Такие облака называют грозовыми. Их возвышающуюся головокружительную голову легко узнать. На более позднем этапе возвышающаяся вершина может принять форму наковальни. острием, обращенным в направлении движения грозового течения. По мере развития воздушные потоки достигают критической высоты и осадки начинается. Падающий дождь или град указывает на сильный нисходящий поток под облаком. Сильный нисходящий поток ударяется о землю и распространяется во всех направлениях. производит сильный порывистый ветер до 70 миль в час за несколько секунд. Когда гроза движется, ветер быстро меняется.

Ранний полдень обычно является периодом пика горения, когда горит огонь наиболее интенсивно, наиболее быстро распространяется и имеет тенденцию к беспорядочному возгоранию поведение.Это потому, что все погодные элементы находятся в той точке, где их влияние на поведение при пожаре величайший.

  • Температура самая высокая

  • Минимальная относительная влажность

  • Ветер скорость максимальная

  • Ветер направление наиболее изменчивое

  • атмосфера самая нестабильная

  • Топливо будет самым сухим

Излучение солнца максимальна, когда солнце находится прямо над головой.Из-за задержки в его эффект, пик периода горения обычно составляет от 1:00 до 2:00 в днем в зависимости от широты и летнего времени.



Дней после последнего дождя и сезонный дефицит влажности почвы влияет на влажность топлива и возгорание поведение. Чем суше почва, как правило, тем суше будут подстилка, мусор и органические вещества в почве. Как правило, не рекомендуется выжигать органические вещества из почвы.

(обсуждение индикатора засухи см. В документе «Засуха»).

Узнайте о островах тепла | Эффект теплового острова

На этой странице:

Что такое острова тепла?

Конструкции, такие как здания, дороги и другие объекты инфраструктуры, поглощают и повторно излучают солнечное тепло больше, чем природные ландшафты, такие как леса и водоемы. Городские районы с высокой концентрацией этих структур и ограниченным количеством зелени становятся «островами» с более высокими температурами по сравнению с отдаленными районами.Эти очаги тепла называются «тепловыми островами». Острова тепла могут образовываться в различных условиях, в том числе днем ​​и ночью, в малых или больших городах, в пригородных районах, в северном или южном климате и в любое время года.

Обзор научных исследований и данных показал, что в Соединенных Штатах эффект теплового острова приводит к дневным температурам в городских районах примерно на 1–7 ° F выше, чем температуры в отдаленных районах, и к ночным температурам примерно на 2–5 ° F выше.Влажные регионы (в основном на востоке США) и города с большим и плотным населением испытывают самые большие перепады температур. Исследования предсказывают, что эффект теплового острова будет усиливаться в будущем по мере изменения и роста структуры, пространственной протяженности и плотности населения городских территорий. [1]

Причины островов тепла

Тепловые острова образуются в результате нескольких факторов:

  • Уменьшение природных ландшафтов в городских районах .Деревья, растительность и водоемы имеют тенденцию охлаждать воздух, создавая тень, выделяя воду из листьев растений и испаряя воду с поверхности соответственно. Твердые, сухие поверхности в городских районах, такие как крыши, тротуары, дороги, здания и автостоянки, обеспечивают меньше тени и влаги, чем естественные ландшафты, и, следовательно, способствуют более высоким температурам.
  • Городская материальная собственность . Обычные искусственные материалы, используемые в городской среде, такие как тротуары или кровля, как правило, меньше отражают солнечную энергию и поглощают и выделяют больше солнечного тепла по сравнению с деревьями, растительностью и другими естественными поверхностями.Часто тепловые острова образуются в течение дня и становятся более выраженными после захода солнца из-за медленного выделения тепла от городских материалов.
  • Городская геометрия. Размеры и расстояние между зданиями в городе влияют на поток ветра и способность городских материалов поглощать и выделять солнечную энергию. В сильно застроенных районах поверхности и конструкции, закрытые соседними зданиями, становятся большими тепловыми массами, которые не могут быстро отдавать свое тепло. Города с множеством узких улиц и высокими зданиями превращаются в городские каньоны, которые могут блокировать естественный поток ветра, вызывающий охлаждающий эффект.
  • Тепло, выделяемое в результате деятельности человека. Транспортные средства, кондиционеры, здания и промышленные объекты выделяют тепло в городскую среду. Эти источники антропогенного или антропогенного отходящего тепла могут способствовать возникновению эффекта теплового острова.
  • Погода и география . Спокойные и ясные погодные условия приводят к более суровым тепловым островам за счет максимального увеличения количества солнечной энергии, поступающей на городские поверхности, и минимизации количества тепла, которое может уноситься.И наоборот, сильные ветры и облачный покров подавляют образование островов тепла. Географические особенности также могут влиять на эффект теплового острова. Например, близлежащие горы могут блокировать попадание ветра в город или создавать ветры, которые проходят через город.

Характеристики островов тепла

Тепловые острова обычно измеряются по разнице температур между городами и прилегающими районами. Температура также может меняться внутри города. В некоторых областях жарче, чем в других, из-за неравномерного распределения теплопоглощающих зданий и тротуаров, в то время как в других местах остается прохладнее из-за деревьев и зелени.Эти перепады температур образуют внутригородские острова тепла. На диаграмме эффекта теплового острова городские парки, пруды и жилые районы холоднее, чем в центре города.

В целом, температуры на поверхности земли и в атмосферном воздухе, выше над городом, различаются. По этой причине существуют два типа тепловых островов: поверхностные тепловые острова и атмосферные тепловые острова. Они различаются способами их формирования, методами, используемыми для их выявления и измерения, их воздействием и, в некоторой степени, методами, доступными для их охлаждения.

  • Поверхностные острова тепла . Эти тепловые острова образуются из-за того, что городские поверхности, такие как дороги и крыши, поглощают и излучают тепло в большей степени, чем большинство естественных поверхностей. В теплый день с температурой 91 ° F обычные кровельные материалы могут нагреваться на 60 ° F выше, чем температура воздуха. [2] Поверхностные острова тепла имеют тенденцию быть наиболее интенсивными в дневное время, когда светит солнце.
  • Атмосферные острова тепла. Эти тепловые острова образуются в результате более теплого воздуха в городских районах по сравнению с более холодным воздухом в отдаленных районах.Атмосферные острова тепла различаются по интенсивности гораздо меньше, чем поверхностные острова тепла.

Воздействие острова тепла

Тепловые острова могут оказывать влияние на окружающую среду, энергию, экономику и здоровье человека. Посетите страницу «Воздействие острова тепла» для получения дополнительной информации.

Уменьшение тепловых островов Существует множество стратегий для уменьшения серьезности эффекта теплового острова. Посетите страницу «Стратегии охлаждения острова тепла» для получения дополнительной информации.

[1] Хиббард, К.А., Ф.М. Хоффман, Д. Ханцингер и Т.О. Запад. 2017. Изменения земного покрова и биогеохимии суши. В специальном докладе по науке о климате: Четвертая национальная оценка климата, том I [Wuebbles, D.J., D.W. Фэи, К. Хиббард, Д.Дж. Доккен, Британская Колумбия Стюарт, Т. Мэйкок (ред.)]. Программа исследования глобальных изменений США, Вашингтон, округ Колумбия. С. 277–302. DOI: 10.7930 / J0416V6X.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *