Сравнительный анализ содержания кислорода в воздухе на примере арктического региона и территории средней полосы

Сравнительный анализ содержания кислорода в воздухе на примере арктического региона и территории средней полосы Кислород

Чтобы сохранить здоровье в условиях крайнего севера важно разобраться с рисками

Сравнительный анализ содержания кислорода в воздухе на примере арктического региона и территории средней полосы

Все слышали, о том, что жить в условиях Крайнего Севера опасно для здоровья. Но мало кто знает, в чем заключается риск и как его можно минимизировать. Об этом наш разговор с доктором. Ольга Владимировна Шестакова, врач – терапевт, гастроэнтеролог, диетолог, нутрициолог. Работала в стационаре городской больницы Мегиона, в лечебно-диагностическом центре «Здоровье» (ведомственная поликлиника ООО «Славнефть-Мегионнефтегаз»), в настоящий момент живет в г. Санкт-Петербурге, практикующий диетолог-нутрициолог, создатель онлайн-школы здорового питания.

Синдром северного напряжения

— Ольга Владимировна, у многих северян нет четкого понимания: как именно условия Крайнего Севера влияют на здоровье. Вы можете пояснить это в двух словах?

— Чтобы понять как Север влияет на организм, надо разобраться, какие еще вредные факторы здесь есть, кроме холода.

Первые медицинские исследования по теме появились еще в 70 годы прошлого века. Именно тогда в трудах советских академиков В.П. Казначеева и С.Т.Пашина появился так называемый синдром «северного» или «полярного» напряжения.

Тогда же было доказано, что жизнь в северных широтах воздействует на организм на клеточном уровне и меняет метаболизм в целом. Из вредных факторов, конечно, самый известный, – это холодовой. Кроме холода оказывает влияние на здоровье УФ дефицит (низкое солнцестояние, часто облачность и туман), выраженные изменения длины светового дня в течение года, мощные колебания магнитного поля (крайние проявления – северное сияние), измененное соотношение между минералами и микроэлементами почвы, частые перепады атмосферного давления в течение дня, частая смена воздушных масс под влиянием циклонов.

— Довольно внушительный список…

— Да, и все эти факторы требуют приспособления к ним, что приводит к нарушению синхронности работы организма и хронической гипоксии тканей и органов. Сложнее всего приходится людям с высокой высокой метеочувствительностью.

— Но адаптация все-таки возможна?

— Организм включает систему адаптации на полную мощность. Есть люди, которые полностью адаптируются и чувствуют себя хорошо. От чего это зависит: почему одним север подходит, а другим – категорически нет, — сложно сказать. У меня нет достоверных данных на этот счет.

В момент адаптации происходит перестройка обмена веществ на так называемый «полярный метаболический тип». Период перестройки может сопровождаться психологическими проблемами. От внезапных апатии, вялости, отгороженности от мира, нежелании общаться до бездеятельного пребывания в постели на протяжении нескольких суток. Эти симптомы возникают в момент максимального истощения приспособительных резервов организма.

— Что происходит при недостаточной адаптации к условиям Крайнего Севера?

— Это раннее старение, более высокая предрасположенность к болезням сердца и сосудов, более тяжелое протекание болезней сердца и их «агрессивность», активация коры надпочечников с выработкой повышенного уровня стрессовых гормонов и как следствие их раннее истощение, снижение работоспособности, нарушение работы вегетативной нервной системы, снижение иммунитета.

При длительном пребывании в условиях Крайнего Севера, если систематически не заниматься своим здоровьем, рано или поздно происходит истощение внутренних резервов организма и возникает недостаточность процессов регенерации и детоксикации. То есть организм хуже восстанавливается после болезни и накапливает больше вредных веществ. И это приводит к его быстрому износу.

— Кто в зоне риска?

— Пожилые, люди, занятые тяжелым физическим трудом, беременные, дети, кормящие женщины. Одним словом те, у кого система адаптации и так уже напряжена. Мое мнение: если к условиям Крайнего Севера не получается адаптироваться, то не стоит здесь оставаться.

Кислорода не хватает?

— Часто слышим фразу «на севере не хватает кислорода». Что она означает?

— Нам действительно не хватает кислорода, когда мы находимся в условиях севера. Но это не означает, что кислорода в воздухе меньше. Здесь его столько же, как и везде. Но усваивается хуже, поэтому и требуется его больше.

Под воздействием особого климата и географии, метаболизм постепенно перестраивается с углеводного на жировой тип. Это увеличивает количество свободных радикалов в крови, а уровень антиоксидантной защиты падает.

В конечном итоге мембраны клеток становятся более уязвимыми к действию внешних факторов, что и повышает уровень кислородного запроса тканей. Именно рост количества свободных радикалов, дефицит антиоксидантов и особый тип обмена веществ приводят к высокой потребности в кислороде и снижают скорость его усвоения клетками, а не дефицит кислорода в воздухе.

— Какие показатели здоровья надо особенно внимательно контролировать северянам?

— Необходимо ежегодно проходить профилактические осмотры у терапевта поликлиники и отслеживать основные показатели крови, холестерин, уровень глюкозы, липидограммы, ЭКГ. По показаниям можно делать УЗИ сердца и дуплексное исследование брахеоцефальных артерий, УЗИ и гормоны щитовидной железы. Дополнительное обследование назначит терапевт по результатам анализов.

— Как противостоять рискам?

В первую очередь, повторюсь, — регулярная диагностика состояния здоровья. Здесь жизненно важны режим труда, питания, отдыха, необходима физкультура. Желателен «умный» отпуск за пределами северных широт. Умный – значит восстанавливающий здоровье, а не разрушающий его еще больше. Важно корректировать недостаточность витаминов и минералов (особенно железа и витамина Д).

«Сладкая» энергия

— Есть ли особые требования к питанию северян?

— Питание должно быть основано на белково-липидном рационе — то есть мясо и рыба необходимы постоянно.

Надо сделать так, чтобы на столе круглый год не переводились брусника, морошка, клюква, черника, голубика, а также грибы. В природе все сбалансировано. Человек должен питаться теми продуктами, которые природа дает ему там, где он живет.

Один из самых важных моментов: необходимо минимизировать количество быстрых углеводов. Это все сладости и выпечка из белой муки. Современной диетологией многократно доказано: переизбыток сахара разрушает организм человека. Суточная безопасная норма сахара в питании – 6 чайных ложек. Причем в эту норму входит и сахар, содержащийся в фруктах. Все, что больше – вредит здоровью.

— Сахар вреден только склонным к полноте?

— От переизбытка быстрых углеводов страдают не только люди, склонные к быстрому набору веса. В своей практике я довольно часто встречаю стройных пациентов с ожирением печени. Причина — чрезмерная любовь к сладкому. Стоит человеку изменить характер питания, как решаются многие, в том числе и застарелые проблемы со здоровьем.

Северяне стараются при помощи сладостей и выпечки компенсировать нехватку солнечной энергии. Естественно, не осознавая этого. За окном холодно и сумрачно – а у нас всегда горячий чай с пирогами и конфетами. Казалось бы, уют, комфорт и благо, но… Быстрые углеводы дают моментальное удовольствие, выброс энергии, которая, не успевая потратиться, запасается в виде жира.

В меню должно быть больше овощей, местных ягод и медленных углеводов – каши, корнеплоды, макароны из твердых сортов пшеницы. Нужны качественные мясо, масло, рыба, молочные продукты…

Диетология от отчаяния

— Почему вы, практикующий терапевт и гастроэнтеролог, решили заняться диетологией?

— Вероятно, от отчаяния. Угнетала невозможность помочь пациентам, основной причиной болезни которых было ожирение, в том числе и висцеральное.

Совет пациентам сесть на диету, заняться спортом и все пройдет – почти не работал. По моей статистике, из ста человек способны сделать это самостоятельно всего двое. Да, всего два процента людей, решая восстановить здоровье, находят возможность изменить образ жизни и полностью восстанавливаются. Остальные не могут.

— Почему так происходит?

Вот и я начала с этим разбираться: почему? Основная причина в тотальном незнании принципов здорового питания, неумении отличить пищу от пищевого мусора. Простой пример: люди, в том числе взрослые женщины, отвечающие за питание своей семьи, изумляются, когда узнают, что сливочное масло с показателем жирности менее 82 процентов, есть не надо. Это не масло, ничего хорошего от него не будет.

Полки супермаркетов, казалось бы, ломятся от еды. Но если внимательно посмотреть, то больше 90 процентов товаров непригодны для питания. Есть можно, но питаться, то есть наполнять клетки нашего организма здоровой энергией и обеспечивать органы качественным строительным материалом с этой едой не получится.

Если мы дорожим своим здоровьем, здоровьем своих близких, то в первую очередь надо разобраться с качеством питания.

Две крайности в приеме витаминов

— Без витаминных комплексов нам здесь, вероятно, не обойтись?

-В приеме витаминов две крайности. Либо не принимают вообще, либо, реагируя на рекламу, потребляют без разбору, горстями, все подряд. И то, и другое плохо. Чтобы скорректировать дефицит, его нужно, сначала установить. Сдать анализы, разобраться, чего точно не хватает, а потом уже идти в аптеку.

За время работы на Севере, я чаще всего наблюдала у пациентов дефицит железа и витамина Д. Сегодня много говорят о витамине Д. Конечно же, в условиях Крайнего Севера его надо принимать всем и в любом возрасте. Но… Мало кто знает, что при истощенных депо железа, витамин Д не переходит в активную работающую форму! Нехватка железа – это состояние энергетического истощения.

Когда речь заходит о железе, часто слышу: «у меня гемоглобин в норме». Показатель гемоглобина может вводить в заблуждение. Гемоглобин в норме, а депо железа истощены. И это базовый дефицит, без устранения которого не усваивается другие необходимые витамины и минералы. Поэтому, в первую очередь следим за железом, а потом подтягиваем все остальное!

И так со многими витаминами и микроэлементами, все они тесно связаны между собой и подход к их коррекции должен быть грамотным и обоснованным.

— Сейчас модно вегетарианство. Это допустимо на Крайнем Севере?

— Вегетарианцу будет крайне трудно выжить на севере, в условиях отсутствия качественных овощей зимой в должном количестве. Я против таких экспериментов. Хотя просто замену мяса рыбой можно рассмотреть. Но рыба должна быть жирной. Берите пример с коренных северных народов.

«Поставьте мне капельницу!»

— Холод и тяжелая физическая работа — по Вашим наблюдениям, к каким проблемам со здоровьем ведёт это сочетание?

— Тяжелый физический труд требует полноценного отдыха. Но часто под словом отдых наш человек понимает либо встречи с друзьями с алкоголем, либо еще одну работу в межвахтовый период. Естественно о каком полноценном отдыхе может в итоге идти речь? Это изнашивает сердечно сосудистую системы и приводит к раннему атеросклерозу и болезням сердца. Вредные же производственные факторы, разные для каждого предприятия только усиливают износ.

— Стрессы и профессиональное выгорание — насколько актуальны эти проблемы среди северян?

— Смотря что, вы понимаете под стрессом. Стресс – любое событие, выбивающееся для нас за рамки обычной жизни. Проживание на севере уже само по себе стресс. Ну и конечно постоянное напряжение системы адаптации этот стресс усиливает.

Поэтому наслаивается и усталость, и сонливость, и отсутствие мотивации. Что касается профвыгорания, то я думаю это мало связано с климатом, оно есть везде. Важно соблюдать гигиену труда.

Труд на севере и так сложен. Здесь сказывается и специфический микроклимат на предприятиях — повышенная или пониженная температура, неадекватная влажность, искусственное освещение в большую половину дня, а иногда и целый день. Вибрация – частый дополнительный стрессор на буровых вышках и автотранспорте, тяжелый физический труд, напряженный характер труда, сменный график, работы в ночные смены, групповая изоляция при работе вахтовым методом. Не исключено, что такие условия и приводят к раннему выгоранию, но я не встречала исследований на эту тему.

Вы, как специалист, занимавшийся профосмотрами, что можете сказать по повышению пенсионного возраста, в том числе и для работников, занятых в условиях Крайнего Севера?

— Уже к пятидесяти годам, здоровье подорвано у большинства мужчин, занятых на производстве в наших широтах. Я, как врач, как человек, против повышения пенсионного возраста. Я за то, чтобы здесь люди хорошо зарабатывали, рано уходили на пенсию и уезжали. На мой взгляд, это было бы правильно. Но несмотря на это убеждение, могу сказать, что труд не является главным фактором риска. Да, есть производства с особыми условиями труда, и там, конечно же, обязателен ранний выход на пенсию.

Однако, в абсолютном большинстве случаев главный ущерб своему здоровью наносит сам человек нездоровым образом жизни, нежеланием меняться. «Доктор, поставьте мне какую-нибудь капельницу, чтобы я нормально себя чувствовал, и я пойду» — сколько раз я слышала подобные просьбы! Капельницу, конечно, поставить можно, простимулировать организм, чтобы он еще немного побегал, но пройдет еще немного времени, и уже ни какая капельница не поможет.

— А смена образа жизни точно поможет?

— Да, причем в любой, даже самой запущенной ситуации. Начни любить себя, заботиться о себе и все обязательно изменится, даже если ты живешь в условиях Крайнего Севера, здесь работаешь и не намерен отсюда уезжать.

Земля-снежок

Сейчас оледенение, которое открыл Харленд, принято называть эпохой «Земли-снежка» (Snowball Earth). Судя по всему, оно действительно было всепланетным. А главной его причиной считается резкое ослабление парникового эффекта из-за падения концентрации углекислого газа (который стал главным парниковым газом после того, как кислород «съел» почти весь метан).

Дело в том, что оборот углекислого газа гораздо меньше зависит от живых существ, чем оборот кислорода. Основным источником атмосферного CO2 на Земле до сих пор служат извержения вулканов, а основным стоком — процесс, который называется химическим выветриванием.

Углекислый газ взаимодействует с горными породами, разрушая их, а сам при этом превращается в карбонаты (ионы HCO3− или CO32−). Последние хорошо растворяются в воде, зато в состав атмосферы больше не входят.

На исходе «скучного миллиарда», 800 миллионов лет назад, почти вся земная суша входила в состав единственного суперконтинента под названием Родиния. По словам одного известного геолога, гигантские суперконтиненты, как и крупные империи в социальной истории Земли, всегда оказывались неустойчивыми (В. Е. Хаин, М. Г. Ломизе.

Геотектоника с основами геодинамики. М: Изд-во МГУ, 1995). Поэтому неудивительно, что Родиния начала раскалываться. По краям разломов застывал извергнутый базальт, который сразу же становился объектом химического выветривания. Почвы тогда не было, и продукты выветривания легко сносились в океан.

Вулканизм, которым распад суперконтинента неизбежно сопровождался, мог бы компенсировать это, если бы не одно случайное обстоятельство. В силу каких-то причуд дрейфа континентов и Родиния, и ее обломки находились у экватора, в теплом поясе, где химическое выветривание шло особенно быстро.

Математические модели показывают, что именно по этой причине концентрация CO2 опустилась ниже порога, за которым начинается оледенение (Nature, 2004, 428, 6980, 303–306). А когда оно началось, тормозить выветривание было уже поздно.

Надо признать, что положение континентов в позднем протерозое оказалось настолько неудачным (с точки зрения обитателей планеты), насколько это вообще возможно. Дрейф континентов управляется потоками вещества земной мантии, динамика которых, по сути, неведома.

Но мы знаем, что в данном случае эти потоки собрали всю земную сушу в единый континент, находящийся точно на экваторе и вытянутый по широте. Если бы он оказался на одном из полюсов или был вытянут с севера на юг, начавшееся оледенение закрыло бы часть пород от выветривания и тем самым приостановило уход углекислого газа из атмосферы — тогда процесс мог затормозиться.

Как раз такую ситуацию мы наблюдаем сейчас, когда есть ледяные щиты Антарктиды и Гренландии (Scientific American, 1999, 9, 38). А в конце протерозоя почти все крупные участки суши находились близко к экватору — и были обнажены до того момента, когда северный и южный ледяные покровы сомкнулись. Земля стала ледяным шаром.

На самом деле эпизодов «Земли-снежка» было не меньше трех. Первый из них относился еще к гуронскому оледенению (которое, как мы помним, произошло не из-за углекислого газа, а из-за метана). Потом в течение более чем миллиарда лет никаких оледенений не было совсем.

А затем последовали еще два разделенных небольшим перерывом всепланетных оледенения, одно из которых длилось примерно 60 миллионов лет, другое — примерно 15 миллионов лет. Именно их открыл Брайан Харленд. Геологический период, охватывающий эти оледенения, называют криогением (он является частью протерозоя).

О живой природе криогения известно мало. Климат тогда на всей Земле был, по нынешним меркам, антарктическим. Большую часть Мирового океана покрывал километровый слой льда, так что интенсивность фотосинтеза не могла быть высокой. Свет, неожиданно ставший ценнейшим ресурсом, попадал в океан только местами, сквозь трещины, полыньи или небольшие участки тонкого льда.

Удивительно, что некоторые многоклеточные организмы сумели пережить криогений, совершенно не изменившись, — например, красные водоросли. Они и сейчас приспособлены к тому, чтобы использовать очень слабый свет, проникающий на такую глубину, где уже не живут никакие другие фотосинтезирующие существа (Ю. Т. Дьяков.

Введение в альгологию и микологию. М.: Изд-во МГУ, 2000). Никуда не делся и одноклеточный планктон. Содержание кислорода в криогениевом океане сильно упало, поэтому жизнь на его дне, скорее всего, была в основном анаэробной, но подробности этого от нас пока скрыты.

Окончания эпизодов «Земли-снежка» тоже по-своему драматичны. Во время всепланетных оледенений все процессы, связанные с поглощением больших объемов углекислого газа, в буквальном смысле замораживались. А между тем вулканы (работу которых никто не останавливал) выбрасывали и выбрасывали CO2 в атмосферу, постепенно доводя его концентрацию до огромных величин.

В какой-то момент ледяной щит уже не мог сопротивляться парниковому эффекту, и тогда начинался лавинообразный процесс разогрева планеты. Буквально за несколько тысяч лет — то есть геологически за мгновение — весь лед таял, освободившаяся вода заливала значительную часть суши мелкими окраинными морями, а температура земной поверхности, судя по расчетам, подскакивала до 50°С (Engineering and Science, 2005, 4, 10–20).

Продолжение в следующем номере.

Сравнительный анализ содержания кислорода в воздухе на примере арктического региона и территории средней полосы

Несмелова Анна Ивановна1, Зеленина Лариса Ивановна2
1Северный (Арктический) Федеральный Университет имени М.В.Ломоносова, Высшая школа экономики и управления, магистрант
2Северный (Арктический) Федеральный Университет имени М.В.Ломоносова, кандидат технических наук, доцент кафедры Прикладной математики и высокопроизводительных вычислений Института математики, информационных и космических технологий

Nesmelova Anna Ivanovna1, Zelenina Larisa Ivanovna2
1Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, Higher school of Economics and management, master student
2Northern (Arctic) Federal University named after M.V. Lomonosov, candidate of technical Sciences, associate Professor At Kladno mathematics and highly productive on calculations of the Institute of Math, information and space technologies

Библиографическая ссылка на статью:
Несмелова А.И., Зеленина Л.И. Сравнительный анализ содержания кислорода в воздухе на примере арктического региона и территории средней полосы // Исследования в области естественных наук. 2022. № 2 [Электронный ресурс]. URL: https://lifeo2.ru/2022/02/9057 (дата обращения: 26.01.2022).

Кислород является одним из важнейших элементов, которые необходимы человеку. При существенном сокращении количества потребляемого кислорода ухудшается работа всего организма[5]. Проведем сравнительный анализ содержания кислорода в воздухе на примере арктической региона (г. Архангельск) и территории средней полосы (г. Ярославль)

Город Архангельск расположен в высоких широтах, с суровыми природными условиями[1]. Ярославль  находится в зоне умеренно континентального климата, смягчающее влияние Атлантического океана велико[2].

По результатам рейтинга регионов по качеству жизни за 2022 год (Рейтинговое агентство «РИА Рейтинг») Ярославская область занимает 12 место, а Архангельская область – 64 место. В рейтинге по группе показателей «экологические и климатические условия»  Ярославская область находится на 14 месте, Архангельская область —  на 69 месте.

Выбросы в атмосферу загрязняющих веществ от стационарных и передвижных источников на единицу площади населенных пунктов по Архангельской области превышают вдвое значение показателя по Ярославской (соответственно 222 т/км2 и 99 т/км2). Климат Ярославской области оценивается 50 баллами, а Архангельской – 30 баллами. Обеспеченность населения питьевой водой, отвечающей требованиям безопасности, в Архангельской области почти в 2 раза меньше чем в Ярославской (Архангельская обл. – 49%, Ярославская – 93%).  Затраты на охрану окружающей среды на единицу площади в Ярославской области составляют 111,9 тыс. руб. на 1 км2, а в Архангельской – 12,8 тыс. руб. на 1 км2. Затраты на охрану окружающей среды на одного жителя в Ярославской области составляют 3,2 тыс. руб. на человека, а в Архангельской – 6,3 тыс. руб. на человека.[3]

В таблице 1 представлены  средние значения содержания кислорода в воздухе в феврале и июле за 1984-2022 года в г. Архангельске и г. Ярославле.

Таблица 1 – Среднее содержание кислорода в воздухе в г. Архангельске и г. Ярославле

Сравнительный анализ содержания кислорода в воздухе на примере арктического региона и территории средней полосы

На рисунке 1 представлена динамика средних значений содержания кислорода в воздухе в феврале в г. Архангельске и г. Ярославле за 1984-2022 года.

Сравнительный анализ содержания кислорода в воздухе на примере арктического региона и территории средней полосы

Рисунок 1 – Динамика средних значений содержания кислорода в воздухе в феврале в г. Архангельске и г. Ярославле за 2004-2022 года

Данный рисунок показывает, что г. Архангельску в феврале присуще большее содержание кислорода в воздухе чем г. Ярославле за рассматриваемый период.

Наибольшее значение среднего содержания кислорода в воздухе в Архангельске приходится на 2022 год – 329 г/м3, а наименьшее значение среднего содержания кислорода в воздухе на 1990 год – 295 г/м3. С 1984 года по 1985 год среднее содержание кислорода в воздухе увеличивается с 312 г/м3 до 328 г/м3. С 1986 года по 1990 год наблюдается тенденция к снижению среднего содержания кислорода в воздухе (с 320 г/м3 до 295 г/м3). В 1991 году среднее содержание кислорода в воздухе достигает 311 г/м3, а затем снова до 1993 года снижается до 302 г/м3. В 1994 году среднее содержание кислорода в воздухе увеличивается до 317 г/м3, в 1995 года снова снижается до 297 г/м3, а в 1996 году возрастает до 313 г/м3. С 1997 года по 1998 год среднее содержание кислорода увеличивается с 306 г/м3 до 320 г/м3. С 1999 года по 2000 год среднее содержание кислорода вновь снижается до с 311 г/м3 до 301 г/м3. В 2001 году достигает 316 г/м3. С 2002 года по 2004 год наблюдается тенденция к увеличению среднего содержания кислорода в воздухе с 301 г/м3 до 316 г/м3. С 2005 года по 2007 год происходит повышение среднего значения содержания кислорода в воздухе (с 313 г/м3 до 327 г/м3). В 2008 году среднее значение содержания кислорода в воздухе снижается до 312 г/м3, а с 2008 года по 2022 снова наблюдается тенденция к увеличению среднего значения содержания кислорода в воздухе (с 312 г/м3  до 329 г/м3). С 2022 года среднее значение содержания кислорода в воздухе снижается (с 329 г/м3 до 314 г/м3).

Наибольшее значение среднего содержания кислорода в воздухе в Ярославле приходится на 2006 год – 320 г/м3, а наименьшее значение среднего содержания кислорода в воздухе, как и в Архангельске – на 1990 год (296 г/м3). С 1987 по 1988 год значение среднего содержания кислорода в воздухе увеличивается с 306 г/м3 до 309 г/м3, а с 1989 года по 1990 год снижается с 299 г/м3 до 296 г/м3. В 1991 году среднее содержание кислорода в воздухе возрастает до 309 г/м3. С 1992 года по 1994 год наблюдается тенденция к увеличению с 303 г/м3 до 318 г/м3. В 1995 среднее содержание кислорода в воздухе уменьшается до 296 г/м3. С 1996 года по 2000 год наблюдается тенденция к снижению среднего содержания кислорода в воздухе с 314 г/м3 до 301 г/м3. В 2001 году среднее содержание кислорода в воздухе возрастает до 308 г/м3. С 2002 года по 2003 среднее содержание кислорода в воздухе увеличивается с 297 г/м3 до 314 г/м3. С 2004 года по 2006 года происходит увеличение среднего значения содержания кислорода в воздухе (с 307 г/м3 до 320 г/м3), с 2006 по 2008 год среднее значение содержания кислорода в воздухе снижается (с 320 г/м3 до 301 г/м3). С 2008 года по 2022 наблюдается тенденция к увеличению среднего значения содержания кислорода в воздухе (с 301 г/м3 до 318 г/м3), а в 2022 году снова снижается до 314 г/м3.

На рисунке 2 представлена динамика средних значений содержания кислорода в воздухе в июле в г. Архангельске и г. Ярославле за 1984-2022 года.

Сравнительный анализ содержания кислорода в воздухе на примере арктического региона и территории средней полосы

Рисунок 2 – Динамика средних значений содержания кислорода в воздухе в июле в г. Архангельске и г. Ярославле за 1984-2022 года

Данный рисунок показывает, что г. Архангельску в июле также присуще большее содержание кислорода в воздухе, чем г. Ярославлю за 1984-2022 года.

Наибольшее значение среднего содержания кислорода в воздухе в Архангельске приходится на 2006 год – 287 г/м3, а наименьшее значение среднего содержания кислорода в воздухе на 1998 год – 277 г/м3. С 1984 года по 1985 год среднее значение содержания кислорода в воздухе увеличивается с 279 г/м3 до 283 г/м3. В 1986 и 1987 годах среднее содержание кислорода в воздухе меняется незначительно (282 г/м3 и 283 г/м3 соответственно). С 1988 по 1992 год наблюдается тенденция к увеличению среднего содержания кислорода в воздухе с 279 г/м3 до 283 г/м3.  В 1993 году значение уменьшается до 280 г/м3, а в 1994 году увеличивается до 285 г/м3. С 1995 года по 1997 год снова наблюдается увеличение среднего содержания кислорода в воздухе с 282 г/м3 до 286 г/м3. В 1998 году значение опускается до 277 г/м3, а с 1999 года по 2002 год среднее содержания кислорода увеличивается с 280 г/м3 до 282 г/м3. В 2003 году среднее содержания кислорода вновь уменьшается до 280 г/м3. С 2004 года по 2006 происходит увеличение среднего содержания кислорода в воздухе (с 281 г/м3 до 287 г/м3). В 2007 году среднее содержания кислорода в воздухе снижается до 280 г/м3. С 2007 по 2009 снова наблюдается рост среднего содержания кислорода в воздухе (с 280 г/м3 до 284 г/м3). В 2022 году среднее значение содержания кислорода в воздухе опускается до 279 г/м3, а затем снова наблюдается увеличение среднего значения содержания кислорода в воздухе до 286 г/м3.

Наибольшее значение среднего содержания кислорода в воздухе в Ярославле приходится также на 1995 и 2006 года – 282 г/м3, а наименьшее значение среднего содержания кислорода в воздухе – на 2022 год (276 г/м3).  С 1984 по 1987 год наблюдается рост среднего содержания кислорода в воздухе с 279 г/м3 до 281 г/м3. В 1988 году значение опускается до 277 г/м3, а с 1989 года по 1992 год снова наблюдается увеличение среднего содержания кислорода в воздухе с 279 г/м3 до 280 г/м3. В 1993 году среднее содержание кислорода в воздухе уменьшается до 279 г/м3, а с 1994 по 1995 год происходит увеличение среднего содержания кислорода в воздухе до 282 г/м3. В 1996 году среднее содержание кислорода в воздухе уменьшается до 279 г/м3, в 1997 увеличивается 280 г/м3. С 1998 по 2002 год наблюдается тенденция к увеличению среднего содержания кислорода в воздухе с 277 г/м3 до 279 г/м3. С 2003 года по 2006 происходит увеличение среднего значения содержания кислорода в воздухе (с 278 г/м3 до 282 г/м3). В 2007 году среднее значение содержания кислорода в воздухе снижается до 277 г/м3. С 2007 по 2009 снова наблюдается рост среднего значения содержания кислорода в воздухе (с 277 г/м3 до 280 г/м3). В 2022 году среднее значение содержания кислорода в воздухе опускается до 276 г/м3, а затем снова наблюдается увеличение среднего значения содержания кислорода в воздухе до 281 г/м3.

Таким образом, исследование содержания кислорода в воздухе являются актуальной темой исследования, которая позволит предопределить общую тенденцию содержания кислорода в воздушных массах и выполнить прогнозы на последующие периоды.

Библиографический список

  1. Игловская Н.С. Комплексная оценка экономико-географического положения города Архангельска [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://studik.net/kompleksnaya-ocenka-ekonomiko-geograficheskogo-polozheniya-goroda-arxangelska/ (Дата обращения 06.10.2022).
  2. Регионы Российской Федерации. Ярославская область [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.regions.newsall.ru/yaroslavl/ (Дата обращения 06.10.2022).
  3. Рейтинг регионов по качеству жизни [Электронный ресурс]. http://vid1.rian.ru/ig/ratings/life_2022.pdf (Дата обращения12.10.2022).
  4. Федькушова С.И., Зеленина Л.И. Моделирование изменения климатических показателей арктических регионов (на примере г. Архангельска) // Электронное научное издание «Арктика и Север» №17 2022- Архангельск: Северный (Арктический) федеральный университет,2022. – с. 141-149 – Режим доступа: http://narfu.ru/upload/iblock/e62/11-_-zelenina.pdf (Дата обращения 12.01.2022).
  5. Раздобурдина Т.А., Зеленина Л.И. Анализ влияния экологических проблем региона на здоровье населения // Современная техника и технологии. 2022. № 11 Режим доступа: http://technology.snauka.ru/2022/11/4975 (Дата обращения 12.01.2022).


Все статьи автора «Зеленина Лариса Ивановна»

Эпохи жизни

Вся история Земли делится на четыре огромных промежутка, именуемых эонами (это выше, чем эра). Названия эонов следующие: катархей, или гадей (4,6–4,0 млрд лет назад), архей (4,0–2,5 млрд лет назад), протерозой (2,5–0,54 млрд лет назад) и фанерозой (начался 0,54 млрд лет назад и продолжается сейчас).

Это деление будет нам постоянно помогать, оно действительно удобно. Сделаем оговорку, что почти во всех подобных случаях запоминать стоит не временные границы, а последовательность эпох и относящихся к ним событий: это гораздо важнее. Исключение можно сделать разве что для двух-трех основополагающих дат вроде возраста Земли.

Катархей — это так называемая догеологическая эпоха, от которой не осталось никаких «нормальных» горных пород, расположенных послойно. Классические геологические и палеонтологические методы, основанные как раз на сравнении последовательных слоев, там не работают.

В архее Земля принадлежит прокариотам — бактериям и археям (только не надо путаницы, совпадение корней в названии геологической эры «архей» и группы микробов «археи» на самом деле случайно). Граница архея и протерозоя приходится примерно на момент одного из сильных «кислородных дуновений», предшествующих кислородной революции. Сама кислородная революция произошла в начале протерозоя.

Протерозой — это эпоха кислорода и эукариот. С датировкой происхождения эукариот связан интересный парадокс. Дело в том, что более-менее надежно определимые многоклеточные эукариоты появляются в палеонтологической летописи заметно раньше, чем столь же надежно определимые одноклеточные.

Нитчатая водоросль Grypania spiralis, которую обычно считают эукариотом, появилась 2,1 миллиарда лет назад (Australasian Journal of Palaeontology, 2022, doi: 10.1080/ 03115518.2022.1127725). Справедливости ради нужно сказать, что главным доводом за эукариотную природу грипании служит ее крупный размер — все остальные признаки не дают уверенности, что это не гигантская цианобактерия (Palaeontology, 2022, 58, 1, 5–17).

Но дело в том, что эта находка не единственная. Самым древним известным эукариотом сейчас считается грибообразный организм Diskagma buttonii возрастом 2,2 миллиарда лет (Precambrian Research, 2022, 235, 71–87). А еще есть загадочные крупные спиралевидные существа — скорее всего, водоросли, возраст остатков которых — не меньше 2,1 миллиарда лет, как и у грипании (Nature, 2022, 466, 7302, 100–104).

Зато самые ранние одноклеточные, однозначно определяемые как эукариоты, имеют возраст всего 1,6 миллиарда лет (Philosophical Transactions of the Royal Society B, 2006, 361, 1470, 1023-1038). Это, разумеется, не значит, что многоклеточные эукариоты действительно появились раньше одноклеточных, — такое предположение противоречит всем имеющимся молекулярным данным. Одноклеточные просто хуже сохраняются, да и признаков, по которым можно определить организм, у них меньше.

Тем не менее из таких датировок следуют очень важные выводы. Вспомним, что дата кислородной революции — 2,4 миллиарда лет назад. Следовательно, мы знаем, что всего через 200 миллионов лет после нее в палеонтологической летописи появляются не просто эукариоты, а многоклеточные эукариоты.

Это означает, что первые этапы эволюции эукариот были пройдены по меркам глобальной истории очень быстро. Безусловно, эукариотной клетке потребовалось время, чтобы оформить симбиоз с предками митохондрий, создать ядро, усложнить цитоскелет — внутриклеточную систему опорных структур.

Но когда эти процессы закончились, создать первые многоклеточные организмы удалось почти сразу. Никаких дополнительных приспособлений на уровне клетки это не потребовало. Любая эукариотная клетка уже имеет в наличии полный набор молекулярных элементов, нужных, чтобы построить из таких клеток многоклеточное тело (хотя бы относительно простое).

Разумеется, все эти элементы не менее полезны и для жизни одиночной клетки, иначе они бы просто не возникли. Общий предок эукариот, без сомнений, был одноклеточным, и очень многим его потомкам многоклеточность никогда не пригодилась. Примеры современных одноклеточных эукариот — амебы, эвглены, инфузории — мы знаем благодаря школьным учебникам, но на самом деле их гораздо больше.

Кислородная революция имела еще одно важное последствие, коснувшееся состава атмосферы. В архейской атмосфере было много азота (как и сейчас), а также углекислого газа и метана (гораздо больше, чем сейчас). Углекислый газ и метан очень хорошо поглощают инфракрасное излучение и тем самым удерживают в атмосфере Земли тепло, мешая ему уходить в космос.

Это называется парниковым эффектом. Причем считается, что от метана парниковый эффект минимум раз в 20–30 сильнее, чем от углекислого газа. А в архейские времена метана в атмосфере Земли было примерно в 1000 раз больше, чем сейчас, и это обеспечивало довольно теплый климат.

Тут вмешивается еще и астрономия. Согласно общепринятой теории эволюции звезд, светимость Солнца медленно, но непрерывно растет. В архее она составляла всего 70–80% от современной — понятно, почему парниковый эффект был важен для поддержания планеты в тепле.

Но после кислородной революции атмосфера стала окислительной и почти весь метан (CH4) превратился в углекислый газ (CO2), эффективность которого как парникового газа гораздо ниже. Это вызвало катастрофическое гуронское оледенение, длившееся около 100 миллионов лет и в некоторые моменты охватившее всю Землю: на участках суши, которые тогда находились всего в нескольких градусах широты от экватора, найдены следы ледников (Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 2005, 102, 32, 11131–11136).

Пик гуронского оледенения наступил 2,3 миллиарда лет назад. К счастью, оледенение не могло остановить тектоническую активность земной мантии; вулканы продолжали выбрасывать в атмосферу углекислый газ, и со временем его накопилось достаточно, чтобы восстановить парниковый эффект и растопить льды.

Однако главные климатические испытания были еще впереди.

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий