Загрязнение воздуха и экология человека

Загрязнение среды как экологический фактор

Непрерывно взаимодействуя с окружающей средой, человек суще­ственно трансформирует ее, с одной стороны, изымая некоторые эле­менты для удовлетворения своих потребностей, а с другой, внося чу­жеродные ей элементы, образующиеся в процессе производственной деятельности людей (то есть, загрязняя среду).

Загрязнение среды в настоящее время является одним из важных экологических факторов, который определяет возможный уровень здо­ровья человека. Загрязнение «узком» смысле слова — внесение заг­рязняющих веществ; в «широком» смысле — всякое нежелательное изменение окружающей среды, ее физических, химических и биологи­ческих параметров.

При изучении влияния загрязнителей окружающей среды на здо­ровье человека следует учитывать ряд закономерных явлений, вскры­тых к настоящему времени.

1. Синергетический эффект загрязнителей, характерный как для самого процесса загрязнения, так и для вызываемых им последствий (лат. — sinergos — согласованно действующий). Этот эффект прояв­ляется в том, что влияние нескольких видов загрязнителей одновре­менно на здоровье человека неравнозначно их изолированному дей­ствию, то есть, простому наложению их воздействия друг на друга. Этот эффект проявляется более остро, отражается на здоровье более тяжело: два вредных компонента выхлопных газов — N0₂ и углеводо­роды, под влиянием солнечного света образуют вторичные вещества, более токсичные, чем исходные (пероксиацетилнитрат и озон) — фо­тохимический смог.

С другой стороны, одновременное поражение нескольких систем организма разными видами загрязнителей, ведет к более серьезным последствиям, чем это можно было бы ожидать, если исходить из их изолированного или последовательного действия.

Пример: в г. Донора, штат Пенсильвания (США) в 1948 году из-за господствовавшего здесь в течение двух дней смога, заболела почти половина населения этого городка (5910 чел). Такое сильное отравле­ние большого числа людей было вызвано сочетанием действия серы — S0₂, S0₄, H₂S0₄, пыль, кадмий, мышьяк. Среди заболеваний — ин­сульты, отеки, бронхиты (больше всего страдали больные сердечно­сосудистыми заболеваниями).

2. Эффект накопления загрязнителя. Накопление загрязняющих веществ происходит тогда, когда: природа уже не справляется с их ликвидацией, а человек по ряду причин не устраняет их или делает это недостаточно эффективно. Например, водоемы способны к самоочи­щению. Наиболее активную роль в этом играют живые организмы — это естественный барьер, препятствующий развитию патогенных орга­низмов и других загрязнителей. Если в водоемы сбрасывается боль­шое количество неочищенных промышленных сточных вод, то этот барьер разрушается.

Среди загрязнителей есть стойкие, которые не только не разруша­ются, но накапливаются при прохождении в биогеохимических циклах и по пищевым цепям. Благодаря концентрационной способности жи­вого организма животные, растения, служат своеобразными «биологи­ческими ловушками» для подобных загрязнителей.

Перенос загрязнителя осуществляется по пищевым цепям. Общие закономерности передачи загрязнителя с одного звена пищевой цепи на другое отражает следующий пример в отношении радиоактивного изотопа Cs¹³⁷ X — 1000Х — 3000Х — 6000Х почва лишайник олень человек где X — некоторое количество Cs¹³⁷.

Природная система R — активное вещество задерживать не мо­жет, она передает его по пищевой цепи (даже безвредные соединения могут накапливаться во вредных для организма концентрациях) на­копление онкогенных углеводородов в продуктах питания.

3. Эффект замедленной реакции на поступление загрязнителя.

Загрязнение — процесс, развивающийся в пространстве и во вре­мени. Его влияние на здоровье проявляется либо в виде острых крити­ческих ситуаций, либо как медленно протекающий процесс. Острые критические ситуации возникают чаще в тех случаях, когда сильное загрязнение среды сопровождается неблагоприятными погодными ус­ловиями (температурная инверсия, плотный туман — возникает смог: в 1930 году в долине реки Маас в Бельгии, где много промышленных предприятий, смог стоял в течение 54 дней, заболело 6 тыс. чел., по­гибло 63 человека).

Длительно протекающие процессы труднее зафиксировать, но нередко они приводят даже к более глубоким экологическим послед­ствиям, чем быстрые и острые (исследования показывают, что в слу­чае длительно протекающих процессов загрязнения окружающей сре­ды и медленного поступления загрязнителей могут быть затронуты самые глубинные биологические механизмы, в том числе механизмы наследственности, то есть генетическая система). При этом возрастает предрасположенность населения ко многим заболеваниям, в том чис­ле индикационным.

Загрязнение окружающей среды оказывает влияние на здоровье людей разными путями. Для человека неблагоприятно загрязнение любого из компонентов географической среды, с которой он контакти­рует, и поражаться при этом могут все системы и органы человека.

Тесная органическая взаимосвязь между компонентами природ­ной среды определяет положение, при котором загрязнение одного из них приводит к загрязнению всего природного комплекса.

Однако скорость распространения загрязняющих веществ в средах разных типов различная. Атмосфера и гидросфера — среды подвиж­ные, через них загрязнение распространяется активней, чем через ли­тосферу.

Роль атмосферы особенно заметна. За день человек вдыхает около 9 кг воздуха, выпивает 2 литра воды, съедает более 1 кг пищи — без воздуха человек не проживет и 5 минут. Именно поэтому контакты человека с загрязнителями среды через воздух происходит в среднем чаще, чем через другие компоненты.

 

 

Загрязнение воздуха и экология человека

Загрязнение воздуха — это результат выброса в атмосферу чуже­родных для нее газов, паров, капель и частиц, а также присутствие в нем чрезмерно больших концентраций обычных компонентов: С0₂, пыли, пыльцы растений и т. д.

Загрязнение обусловлено сжиганием топлива на энергетических установках, в коммунальных отопительных устройствах, в двигателях внутреннего сгорания, работой промышленных предприятий, хозяй- ственно-бытовой деятельностью населения, курением и др.

Главными загрязнителями атмосферного воздуха являются: С0₂, S0₂, S0₂ (S0₃), N0₂, дым и др.

С0₂ может связывать гемоглобин крови. Соединяясь с гемоглоби­ном, образует карбоксигемоглобин, который неспособен переносить 0₂ к тканям. У людей с повышенным содержанием карбоксигемоглобина наблюдаются некоторые характерные симптомы: снижение реакции на повышение яркости света, на звуки, нарушение процессов мышления, учащение сердечных приступов, нарушение процессов дыхания и др.

N0₂ (N0₃) — небольшая концентрация N0₂ действует на обоня­ние, ослабляет ночное зрение, болезни кожи. Из физиологических эффектов затрудненность процессов дыхания (оксид азота связывает­ся с гемоглобином, образуется метгемоглобин, который не способен переносить кислород к тканям). В легких образуется кислота, которая поражает альвеолярную ткань, вызывает отек легких. В организме может происходить образование солей азотной и азотистой кислот: нитраты и нитриты, влияющие на сердечно-сосудистую систему, снижают состо­яние иммунной системы — способны повышать частоту инфекцион­ных заболеваний.

В целом обладают выраженным общетоксичным и раздражающим действием S0₂ (S0₃). Суммарные антропогенные выбросы S0₂ в мире составляют около 150 млн.т/год (до 70% за счет топливно-энергети- ческих установок, 15% выбросов дают предприятия черной и цветной металлургии.

Воздействие SO, на окружающую среду проявляется в увеличении заболеваемости людей, снижении продуктивности сельскохозяйствен­ных угодий, ускорении коррозии металлоконструкций, разрушении архитектурных сооружений и памятников культуры. По некоторым данным 1 тонна выбрасываемого S0₂ может причинить ущерб около 2000 долларов.

С середины 60-х годов в разных странах Европы (Скандинавия) и на северо-востоке Северной Америки стала возрастать концентрация ионов Н* в дождевой воде (рН уменьшился до 4,0-4,2 по сравнению с 5,5-6,0 в 50-е годы).

Причиной выпадения кислотных дождей являются массовые про­мышленные выбросы S0₂ и оксидов азота в атмосферу, которые, взаи­модействуя с атмосферной влагой, образуют капельки азотной или азотистой кислоты.

По результатам многолетних наблюдений установлены две основ­ные закономерности пространственного распределения кислотности атмосферных выпадений: возрастание рН с запада на восток, умень­шение — от средних широт к северу и к югу. Локальные районы загрязнения: к северу и востоку от промышленных центров Урала, вок­руг Санкт-Петербурга, в Карелии, в центре Европейской части России.

Экологические последствия закисления природной среды — мас­совая гибель обитателей рек и озер, растворение труднорастворимых в естественных условиях соединений Al, Zn, Мп и повышение их токси­ческого действия.

Огромный вред наносят кислотные дожди лесам. Леса высыхают, Развивается суховершинность на больших площадях. Кислота увели­чивает подвижность в почвах алюминия, который токсичен для мел­ких корней, и это приводит к угнетению листвы и хвои, хрупкости ветвей. Особенно страдают хвойные деревья, потому что хвоя сменяет­ся реже, чем листья, и поэтому накапливает больше вредных веществ за один и тот же период. Хвойные деревья желтеют, у них изрежива- ются кроны, повреждаются мелкие корни. Но и у лиственных деревьев изменяется окраска листьев, преждевременно опадает листва, гибнет часть кроны, повреждается кора. Естественного возобновления хвойных и лиственных лесов не происходит. Такая ситуация характерна для Великобритании, Швеции, Дании, Швейцарии и других стран Европы.

Все больший ущерб кислотные дожди наносят сельскохозяйствен­ным культурам: повреждаются покровные ткани растений, изменяется обмен веществ в клетках, растения замедляют рост и развитие, уменьша­ется их сопротивляемость к болезням и паразитам, падает урожайность.

Кислотные дожди не только убивают живую природу, но и разру­шают памятники архитектуры. Прочный, твердый мрамор, смесь окис­лов кальция (СаО и С0₂), реагирует с раствором серной кислоты и превращается в гипс (CaS0₄). Смена температур, потоки дождя и ве­тер разрушают этот мягкий материал. Исторические памятники Гре­ции и Рима, простояв тысячелетия, в последние годы разрушаются прямо на глазах. Такая же судьба грозит и Тадж-Махалу — шедевру индийской архитектуры периода Великих Моголов, в Лондоне — Та­уэру и Вестминстерскому аббатству. На соборе Св. Павла в Риме слой портлендского известняка разъеден на 2,5 см. В Голландии ста­туи на соборе Св. Иоанны тают, как леденцы. Черными отложениями изъеден королевский дворец на площади Дам в Амстердаме.

В атмосфере образуются не только кислоты, но и сульфаты (в по­лярных областях — 0,1-0,4 мкг/м³, над акваторией Мирового океана 1-3 мкг/м³, на континентах 1-10 мкг/м³, до 30 мкг/м³). Частицы суль­фатов переносятся на большие расстояния и служат ядрами конденса­ции при образовании водяных капель. Плотность облаков возрастает, и они отражают свет в космическое пространство, что приводит к ох­лаждению планеты, то есть глобальному изменению климата.

Много твердых частиц в виде пыли скапливается вокруг заводов, производящих цемент, асбест и другие строительные материалы.

Сжигание нефтепродуктов является причиной загрязнения воздуш­ной среды углеводородами (особенно с развитием автомобильного транс­порта). Выделяя энергию, бензин разлагается на более простые веще­ства: С0₂, сажу, углеводороды, альдегиды, РЬ (около 200 различных веществ). Пример пройдя 15 тыс. км каждый автомобиль выбрасывает атмосферу более 3 т СО_г 93 кг углеводородов. 0.5 т СО. около 30 кг -жсидов азота.

В автомобильных двигателях внутреннего сгорания в мире еже­годно сжигается около 2 млрд. т нефтяного топлива. При этом коэф­ фициент полезного действия в среднем составляет 23%, остальные 77% уходят на обогрев окружающей среды.

В России автотранспорт ежедневно выбрасывает в атмосферу 16,6 млн.т загрязняющих веществ. Особенно тяжелая экологическая ситуа­ция сложилась в Москве, Санкт-Петербурге, Томске, Краснодаре. 30% заболеваний горожан непосредственно связаны с загрязненностью воз­духа выхлопными газами.

Автомобильными двигателями выделяются в воздух городов более 95% оксида углерода, около 65% углеводородов и 30% оксидов азота.

Углеводороды раздражают дыхательные пути, появляется тошнота, головокружение, сонливость, расстройство дыхания и кровообраще­ния. Некоторые углеводороды, особенно полициклические ряда бензо- пирена, канцерогенны.

Еще более отрицательное воздействие на окружающую среду вых­лопных газов проявляется тогда, когда под действием солнечной ради­ации образуется фотохимический смог (лос-анджелесского типа). Он стал фиксироваться с 30-х годов над Лос-Анджелесом в теплое время года при влажности воздуха около 70%.

Это явление назвали фотохимическим туманом, так как для его возникновения необходим солнечный свет, вызывающий сложные фо­тохимические превращения смеси углеродов и окислов азота, посту­пивших в воздух в результате автомобильных выбросов, в вещества, значительно превышающие по своей токсичности исходные атмосфер­ные загрязнения.

Фотохимический туман сопровождается неприятным запахом, рез­ко снижается видимость, у людей воспаляются глаза, слизистые обо­лочки носа и горла, возникает удушье, обостряются легочные заболе­вания, бронхиальная астма. Фотохимический туман повреждает и ра­стения, так как подавляет процессы фотосинтеза. Вызывает коррозию металлов и другие негативные явления.

В настоящее время во многих крупных городах мира — Нью- Йорке, Чикаго, Бостоне, Детройте, Токио, Милане — образуется фото­химический туман. В городах России подобных явлений не наблюда­лось, однако условия для них могут возникнуть.

Таким образом, попадание углеводородов в воздушную среду и последующие их превращения представляют собой серьезную угрозу для здоровья людей.

В сельской местности источниками загрязнения атмосферного воз­духа являются животноводческие и птицеводческие хозяйства, про­мышленные комплексы по производству мяса, предприятия, обслужи­вающие технику, энергетические и теплосиловые предприятия. Над территориями, примыкающими к помещениям для содержания скота и птицы, в атмосферном воздухе распространяются на значительные расстояния аммиак, сероводород и другие дурнопахнущие газы.

В растениеводческих хозяйствах атмосферный воздух загрязняет­ся минеральными удобрениями, пестицидами при протравлении по­лей и семян на складах, а также на хлопкоочистительных заводах.

В местах скопления людей отмечается биологическое загрязнение воздуха, так как при этом воздушно-капельным путем в воздух попа­дают болезнетворные микроорганизмы — возбудители гриппа, коклю­ша, кори и других болезней людей. Через воздушную среду человеку могут передаваться и возбудители болезней животных — сибирской язвы, чумы, туляремии и др.

 

 

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: