Медико-биологические основы безопасности

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего образования

«ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерно-технологическая академия

Б. И. МАРЧЕНКО

МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ 
ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОСТИ

Учебное пособие

Ростов-на-Дону – Таганрог

Издательство Южного федерального университета

2017

УДК 574.24(075.8)
ББК 20.18я73

М30

Печатается по решению кафедры техносферной безопасности и химии
Института нанотехнологий, электроники и приборостроения Южного

Федерального университета (протокол №6 от 13 января 2017 г.)

Рецензенты:

доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой гигиены 

факультета повышения квалификации и профессиональной переподготовки 

специалистов Ростовского государственного медицинского 

университета Г. Т. Айдинов

доктор медицинских наук, заведующий лабораторией санитарной 
микробиологии водных объектов и микробной экологии человека 

Ростовского научно-исследовательского института микробиологии и 

паразитологии П. В. Журавлев

Марченко, Б. И.

М30
Медико-биологические основы безопасности : учебное пособие / 

Б. И. Марченко ; Южный федеральный университет. – Ростов-наДону ; Таганрог : Издательство Южного федерального университета, 
2017. – 113 с.

ISBN 978-5-9275-2644-4
В учебном пособии рассматриваются основные понятия, касаю
щиеся взаимодействия человека с окружающей средой; процессы, 
механизмы и принципы управления в живых системах, лежащие в 
основе адаптации и саморегуляции организма.

Рассмотрены медико-биологические аспекты роли нервной, сен
сорных и иммунной систем как основы обеспечения защиты организма от воздействия вредных и опасных факторов среды обитания, 
включая производственную среду. Изложены подходы к медикобиологической характеристике трудовой деятельности, условий труда, работоспособности, принципы и условия профилактики хронического утомления и переутомления.

Учебное пособие предназначено для студентов специальности 

20.03.01 «Техносферная безопасность».

УДК 574.24(075.8)

ББК 20.18я73

ISBN 978-5-9275-2644-4

© Южный федеральный университет, 2017
© Марченко Б. И., 2017
© Оформление. Макет. Издательство Южного 

федерального университета, 2017

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
……………………………………………………………….5

1. ВЗАИМОСВЯЗЬ ЧЕЛОВЕКА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ ……... 7
2. ЕСТЕСТВЕННЫЕ СИСТЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

БЕЗОПАСНОСТИ …..…………………………………………………….16
2.1. Механизмы стресса …………….……………………………………... 18
2.2. Процессы, механизмы и принципы управления в живых системах 24
2.3. Саморегуляция организма и функциональные системы ……………26
2.4. Нервная система как система защиты организма от опасных 

и вредных факторов окружающей среды …………………...……… 30
2.4.1. Основные функции и строение нервной системы...…..……… 31
2.4.2. Рефлекторный принцип деятельности нервной системы......... 36
2.4.3. Центральная нервная система…………………………………. 38
2.4.4. Вегетативная нервная система …………………………………45

2.5. Анализаторы как системы защиты организма от опасных 

и вредных факторов окружающей среды …………………………...46
2.5.1. Общие свойства сенсорных систем (анализаторов) ………..... 49
2.5.2. Сенсорная адаптация …………………………………………... 56
2.5.3. Зрительный анализатор ………………………………………... 58
2.5.4. Слуховой анализатор …………………………………………... 65
2.5.5. Вестибулярный анализатор …………………………………….70
2.5.6. Кожный анализатор …………………………………………..... 71
2.5.7. Проприоцептивный (двигательный) анализатор …………….. 74
2.5.8. Обонятельный анализатор …………………………………….. 75
2.5.9. Вкусовой анализатор …………………………………………... 76

2.6. Иммунитет и иммунная система человека ………………………...... 77

2.6.1. Механизмы неспецифической резистентности ……………….78
2.6.2. Иммунная система ……………………………………………... 82

3. МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТРУДОВОЙ 

ДЕЯТЕЛЬНОСТИ …….…………………………...……………………. 90
3.1. Условия труда ………………………………………………………… 90
3.2. Виды трудовой деятельности ………………………………………... 94
3.3. Работоспособность ………………………………………………….. 101
3.4. Утомление …………………………………………………………... 103
3.5. Переутомление и хроническое утомление ……………………….. 104

3.6. Принципы предупреждения переутомления ……………………… 106
3.7. Условия предупреждения утомления ……………………………… 106

ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………...……………………………..... 108
Список  литературы ………………………………………………………... 110

ВВЕДЕНИЕ

Дисциплина «Медико-биологические основы безопасности» (МБОБ) 

является комплексной дисциплиной, занимающейся изучением процессов 
взаимодействия в системе «окружающая среда – человек». Она находится 
на стыке экологии, профилактической и клинической медицины, включает 
в себя элементы физики, химии, биологии, физиологии, гигиены, токсикологии, медицины труда, эргономики и других научных дисциплин.

Объектом изучения дисциплины МБОБ является окружающая среда, 

а предметом изучения (предметным полем) – те свойства окружающей 
среды, которые проявляются во влиянии на состояние здоровья населения. 
Конечной целью дисциплины МБОБ является разработка системы профилактических и оздоровительных мероприятий по сохранению и оптимизации здоровья населения, обеспечению его долгой активной и творческой 
жизни.

Оценка влияния окружающей среды на состояние здоровья человека 

базируется, прежде всего, на идентификации и характеристике факторов 
риска, обуславливающих нарушение протекающих в организме физиологических процессов и, как следствие, возникновение заболеваний. Устранение или ослабление влияния факторов риска обеспечивается за счет применения комплекса различных инженерно-технических и лечебно-профилактических мероприятий, систем жизнеобеспечения, а также повышения резистентности (устойчивости) организма человека к воздействию окружающей среды. Законодательным базисом деятельности в указанном направлении служит отечественная система гигиенического нормирования.

К основным направлениям деятельности в рамках МБОБ относятся:
 изучение причинно-следственных связей в системе «окружающая 

среда – человек» в целях идентификации и характеристики факторов риска, 
обусловливающих экологически и производственно обусловленные или зависимые заболевания. Это является одной из приоритетных задач гигиенической диагностики – системы мышления и практической деятельности, 
включающей характеристику параметров качества и безопасности окружающей среды с оценкой частоты, интенсивности и продолжительности воздействия потенциальных факторов риска; диагностику состояния здоровья 
населения на популяционном уровне; выявление и моделирование зависимости показателей здоровья населения от воздействия идентифицирован

Введение

6

ных факторов риска. Методологический базис гигиенической диагностики 
включает в себя комплекс современных демографических, статистических, 
гигиенических, эпидемиологических, токсикологических, экспериментальных клинических и других методов исследования. Одним из наиболее современных направлений гигиенической диагностики является оценка риска 
здоровью; 

 заблаговременное предупреждение экологически и производствен
но обусловленных или зависимых заболеваний на основе анализа, моделирования и прогнозирования неблагоприятных ситуаций в окружающей среде; 

 защита населения от экологически и производственно обусловлен
ных или зависимых заболеваний за счёт снижения существующих техногенных, антропогенных и природных нагрузок, а также использования комплекса целенаправленных лечебно-профилактических мероприятий; 

 информационное обеспечение и образование населения по вопросам 

экологии человека и гигиены окружающей среды [8, 12, 14, 15, 24].

1. ВЗАИМОСВЯЗЬ ЧЕЛОВЕКА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ

Жизнедеятельность любого человека обеспечивается за счёт посто
янного взаимодействия с окружающей средой, которая как предоставляет
все необходимое для организма, так и оказывает на него воздействие комплексом различных факторов. 

Под окружающей средой подразумевается совокупность компонен
тов природной среды, природных, природно-антропогенных и антропогенных объектов. Окружающая среда включает в себя среду обитания и производственную среду.

Среда обитания – это непосредственно окружающая человека среда, 

единый континуум абиотических и биотических факторов различной природы (физических, химических, биологических, психофизиологических, 
социально-экономических), которые находятся вне организма и способны 
оказывать прямое или косвенное, немедленное или отдаленное влияние как 
на человеческий организм на любом из этапов его онтогенеза, так и на его 
потомство. Иными словами, среда обитания представляет собой пространство, в рамках которого происходит жизнедеятельность человека – жилье, 
зоны рекреации, транспортные средства, место учебы или работы и т.д.
(рис. 1).

Производственная среда представляет собой ту часть среды обита
ния, где человек осуществляет свою трудовую деятельность. В структуру 
производственной среды входит комплекс профессионально обусловленных вредных и опасных факторов и условий, воздействующих на организм 
человека во время его пребывания на рабочем месте. 

Человек и окружающая среда способны гармонично взаимодейство
вать только при таких условиях, когда потоки вещества, энергии и информации находятся в определенных интервалах. В случае превышения допустимой интенсивности данных потоков возможны проявления негативных 
эффектов от воздействия на организм человека, техносферу и окружающую 
среду. Подобные эффекты в естественных условиях могут проявляться при 
стихийных природных явлениях и значительных флюктуациях климатических условий; в условиях техносферы они, как правило, бывают обусловлены деятельностью человека или компонентами самой техносферы. Вариантами качественной оценки взаимодействий в системе «окружающая среда – человек» являются следующие: во-первых, комфортное, когда потоки 
вещества, энергии и информации соответствуют оптимальным условиям 

1. Взаимосвязь человека с окружающей средой

8

подобного взаимодействия (оптимальные условия жизнедеятельности, 
предпосылки для максимальной работоспособности и продуктивности деятельности; гарантия сохранения здоровья человека и целостности элементов среды обитания); во-вторых, допустимое, когда указанные потоки при 
воздействии на человека и среду обитания не обусловливают негативные 
сдвиги в состоянии здоровья людей, но приводят к состоянию дискомфорта 
и снижают эффективность их деятельности (допустимый уровень взаимодействия гарантирует отсутствие необратимых негативных эффектов как у 
людей, так и в окружающей среде); в-третьих, опасное, когда потоки превышают допустимые (нормативные) уровни и оказывают неблагоприятное 
воздействие на состояние здоровья людей, обусловливая при достаточно 
продолжительной экспозиции заболевания, а также вызывают деградацию 
элементов окружающей среды и техносферы.

Рис. 1. Факторы среды обитания, определяющие здоровье человека

Любой живой организм, включая организм человека, обладает опре
деленным уровнем резистентности (сопротивляемости, устойчивости) к 

1. Взаимосвязь человека с окружающей средой

9

воздействию различных факторов окружающей среды и способен переносить их без неблагоприятных последствий до тех пор, пока интенсивность 
такого воздействия не превышает возможностей адаптации (приспособления). Если указанное воздействие выходит за пределы устойчивости организма, то возникает риск неблагоприятных последствий, в зависимости от 
масштабов которых факторы окружающей среды подразделяются на опасные и вредные. К опасным факторам относят такие факторы, воздействие 
которых на человека при наличии определенных условий способно вызвать 
резкое ухудшение состояния здоровья или привести к травме. Вредным 
фактором принято обозначать тот фактор, воздействие которого на человеческий организм в определенных условиях обусловливает возникновение
заболевания или снижение работоспособности. К основным эффектам, регистрируемым в исследованиях эпидемиологического типа при изучении 
воздействия факторов окружающей среды, относятся: смерть (необратимый исход); болезнь (сочетание симптомов и результатов лабораторных исследований, характеризующих нарушения нормальной жизнедеятельности 
организма, сопровождающиеся ограничением его адаптационных возможностей и снижением способности к труду); нетрудоспособность (ограничение привычной для данного индивида жизнедеятельности, пониженный 
функциональный статус с точки зрения способности быть независимым от 
других людей и самостоятельно исполнять повседневные функции в бытовой сфере, во время профессиональной деятельности или отдыха; может 
быть временной или постоянной – общая и профессиональная инвалидность); преморбидные состояния – бессимптомные, доклинические (временно компенсированные, скрытые изменения, которые выявляются только 
с применением специальных чувствительных клинических или лабораторных методов); дискомфорт (причиняющие неудобства ощущения – усталость, тошнота, головокружение и другие); неудовлетворенность жизнью
(может сопровождаться нарушением эмоционального состояния в форме
ажитации, депрессии и других). Схематически спектр последствий негативных воздействий факторов окружающей среды можно представить в 
виде пирамиды, острие которой ориентировано на наиболее тяжелые варианты исходов – смерть или развитие клинически выраженной патологии 
(рис. 2).

Соотношение между клинически выраженными, субклиническими и 

бессимптомными стадиями заболеваний обычно варьирует в значительном 

1. Взаимосвязь человека с окружающей средой

10

диапазоне, зависящем от особенностей значимых факторов окружающей 
среды (интенсивности, длительности и механизмов воздействия).

Рис. 2. Варианты последствий воздействия опасных и вредных факторов 

окружающей среды на здоровье человека

По обобщенным ориентировочным оценкам экспертов Всемирной 

организации здравоохранения (ВОЗ), средний удельный вес влияния основных четырех групп факторов на состояние здоровья населения соответствует для образа (стиля) жизни (курение, употребление алкоголя и наркотиков, особенности питания, условия труда, гиподинамия, социальноэкономические и материально-бытовые условия, семейное положение и 
другие) – 49-53 %; для генетических и биологических факторов – 18–22 %;
для факторов окружающей среды – 17–20 %. Оставшиеся 8–10 % приходятся на состояние системы здравоохранения (своевременность и качество 
медицинской помощи, эффективность профилактических мероприятий и 
другое).

Здоровье – понятие относительное, соответствует определенному оп
тимальному состоянию функционирования организма. По принятому в 
1948 г. ВОЗ определению здоровье рассматривается как состояние полного 
физического, душевного и социального благополучия, а не только отсутствие болезней и физических дефектов. В настоящее время оперируют различными представлениями о термине «здоровье»: во-первых, под общебиологическим здоровьем (нормой) понимают интервал, в границах которого 

1. Взаимосвязь человека с окружающей средой

11

количественная вариабельность протекания психофизиологических процессов способна удерживать живой организм в состоянии функционального оптимума без выхода на патологический уровень саморегуляции; вовторых, под индивидуальным теоретическим здоровьем подразумевается 
такое состояние полного социального, биологического и психического благополучия, при котором функции всех органов и систем полностью уравновешены с окружающей средой, отсутствуют какие-либо заболевания, 
иные патологические состояния и физические дефекты; в-третьих, индивидуальное фактическое здоровье – такое состояние организма человека, которое обеспечивает полноценное выполнение его социальных и биологических функций; в-четвертых, популяционное здоровье – статистическое понятие, которое характеризуется комплексом показателей –
медико
демографических, частоты заболеваний, преморбидных (доболезненных) 
состояний и инвалидности, уровня физического развития и других.

Механизмы и эффекты влияния неблагоприятных факторов окружа
ющей среды на состояние здоровья населения входят в сферу интересов 
различных научных дисциплин, включая экологическую патологию, экологическую генетику, экологическую иммунологию, экологическую эпидемиологию, эпидемиологию неинфекционных и профессиональных заболеваний, гигиену окружающей среды и населенных мест, экологию человека, 
экологическую токсикологию, гигиену питания, гигиену труда и другие. 

Еще в глубокой древности были описаны случаи тяжелых заболева
ний среди рудокопов, кожевников, металлургов. Тогда же стали известны 
негативные последствия поступления токсичных веществ в организм с 
продуктами питания. Так, например, среди граждан Древнего Рима, использовавших свинцовую посуду, были распространены нарушения репродуктивного здоровья и экзогенные психические расстройства из-за хронической интоксикации свинцом.

В XX в. были впервые описаны экологически обусловленные забо
левания, возникновение которых обусловлено исключительно воздействием химических токсикантов, среди которых наиболее известны
болезни 

Минамата, Итай-Итай, Ю-Шо (Ю-Ченг) и «черных стоп».

Болезнь Минамата – синдром вызываемый отравлением органиче
ским соединением ртути – метилртутью. «Минаматская катастрофа» 1956 
г. произошла в Японии, в городе Минамата префектуры Кумамото, когда 
на одной из химических фабрик, находящейся на берегу р. Минамата, при