Экологические последствия загрязнения атмосферы

Загрязнение атмосферного воздуха воздействует на здо­ровье человека и на окружающую природную среду различ­ными способами — от прямой и немедленной угрозы (смог и др.) до медленного и постепенного разрушения различ­ных систем жизнеобеспечения организма. Во многих слу­чаях загрязнение воздушной среды нарушает структурные компоненты экосистемы до такой степени, что регуляторные процессы не в состоянии вернуть их в первоначальное состояние и в результате механизм гомеостаза не срабаты­вает.

Сначала рассмотрим, как влияет на окружающую природ­ную среду локальное (местное) загрязнение атмосферы, а затем глобальное.

Физиологическое воздействие на человеческий организм главных загрязнителей (поллютантов) чревато самыми серь­ёзными последствиями. Так, диоксид серы, соединяясь с вла­гой, образует серную кислоту, которая разрушает легочную ткань человека и животных. Особенно четко эта связь про­слеживается при анализе детской легочной патологии и сте­пени концентрации диоксида серы в атмосфере крупных го­родов. Согласно исследованиям американских ученых, при уровне загрязнения SO₂ до 0,049 мг/м³ показатель заболе­ваемости (в человека-днях) населения Нэшвилла (США) со­ставлял 8,1 %, при 0,150—0,349 мг/м³ — 12 и в районах с загрязнением воздуха выше 0,350 мг/м³ — 43,8%. Особенно опасен диоксид серы, когда он осаждается на пылинках и в этом виде проникает глубоко в дыхательные пути.

Пыль, содержащая диоксид кремния (SiO₂), вызывает тя­желое заболевание легких — силикоз. Оксиды азота раздра­жают, а в тяжелых случаях и разъедают слизистые оболоч­ки, например, глаз, легких, участвуют в образовании ядови­тых туманов и т. д. Особенно опасны они, если содержатся в загрязненном воздухе совместно с диоксидом серы и дру­гими токсичными соединениями. В этих случаях даже при малых концентрациях загрязняющих веществ возникает эф­фект синергизма, т. е. усиление токсичности всей газооб­разной смеси.

Широко известно действие на человеческий организм ок­сида углерода (угарного газа). При остром отравлении появ­ляется общая слабость, головокружение, тошнота, сонли­вость, потеря сознания, возможен летальный исход (даже спустя три—семь дней). Однако из-за низкой концентрации СО в атмосферном воздухе он, как правило, не вызывает мас­совых отравлений, хотя и очень опасен для лиц, страдаю­щих анемией и сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Среди взвешенных твердых частиц наиболее опасны час­тицы размером менее 5 мкм, которые способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в альвеолах легких, за­сорять слизистые оболочки.

Весьма неблагоприятные последствия, которые могут ска­зываться на огромном интервале времени, связаны и с таки­ми незначительными по объему выбросами, как свинец, бензапирен, фосфор, кадмий, мышьяк, кобальт и др. Они угнетают кроветворную систему, вызывают онкологический заболевания, снижают сопротивление организма инфекци­ям и т. д. Пыль, содержащая соединения свинца и ртути, обладает мутагенными свойствами и вызывает генетические изменения в клетках организма.

Последствия воздействия на организм человека вредных веществ, содержащихся в выхлопных газах автомобилей, весьма серьезны и имеют широчайший диапазон действия: от кашля до летального исхода (табл. 13.2). Тяжелые по­следствия в организме живых существ вызывает и ядовитая смесь дыма, тумана и пыли — смог. Различают два типа смога: зимний смог (лондонский тип) и летний (лос-андже­лесский тип).

Таблица 13.2

Влияние выхлопных газов автомобилей на здоровье человека (по X. Ф. Френчу, 1992)

Лондонский тип смога возникает зимой в крупных промыш­ленных городах при неблагоприятных погодных условиях (от­сутствие ветра и температурная инверсия). Температурная ин­версия проявляется в повышении температуры воздуха с высо­той в некотором слое атмосферы (обычно в интервале 300— 400 м от поверхности земли) вместо обычного понижения. В результате циркуляция атмосферного воздуха резко нарушается, дым и загрязняющие вещества не могут подняться вверх и не рассеиваются. Нередко возникают туманы. Концентрации оксидов серы, взвешенной пыли, оксида углерода достигают опасных для здоровья человека уровней, приводят к расстрой­ству кровообращения, дыхания, а нередко и к смерти. В 1952 г. в Лондоне от смога с 3 по 9 декабря погибло более 4 тыс. чело­век, до 10 тыс. человек тяжело заболели. В конце 1962 г. в Руре (ФРГ) смог убил за три дня 156 человек. Рассеять смог может только ветер, а сгладить смога опасную ситуацию — со­кращение выбросов загрязняющих веществ. Лос-анджелесский тип смога, или фотохимический смог, не менее опасен, чем лондонский. Возникает он летом при ин­тенсивном воздействии солнечной радиации на воздух, насы­щенный, а вернее перенасыщенный выхлопными газами авто­мобилей. В Лос-Анджелесе, выхлопные газы более четырех миллионов автомобилей выбрасывают только оксидов азота в количестве более чем тысяча тонн в сутки. При очень слабом движении воздуха или безветрии в воздухе в этот период идут сложные реакции с образованием новых высокотоксичных за­грязнителей — фотооксидантов (озон, органические переки­си, нитриты и др.), которые раздражают слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, легких и органов зрения. Толь­ко в одном городе (Токио) смог вызвал отравление 10 тыс. че­ловек в 1970 г. и 28 тыс. — в 1971 г. По официальным данным, в Афинах в дни смога смертность в шесть раз выше, чем в дни относительно чистой атмосферы. В некоторых наших городах (Кемерово, Ангарск, Новокузнецк, Медногорск и др.), особен­но в тех, которые расположены в низинах, в связи с ростом числа автомобилей и увеличением выброса выхлопных газов, содержащих оксид азота, вероятность образования фотохими­ческого смога увеличивается.

Антропогенные выбросы загрязняющих веществ в больших концентрациях и в течение длительного времени наносят боль­шой вред не только человеку, но отрицательно влияют на жи­вотных, состояние растений и экосистем в целом.

В экологической литературе описаны случаи массового от- равления диких животных, птиц, насекомых при выбросах вред­ных загрязняющих веществ большой концентрации (особенно залповых). Так, например, установлено, что при оседании на медоносных растениях некоторых токсичных видов пыли наблюдается заметное повышение смертности пчел. Что касает­ся крупных животных, то находящаяся в атмосфере ядовитая пыль поражает их в основном через органы дыхания, а также поступая в организм вместе со-съеденными запыленными рас­тениями.

В растения токсичные вещества поступают различными спо­собами. Установлено, что выбросы вредных веществ действу­ют как непосредственно на зеленые части растений, попадая через устьица в ткани, разрушая хлорофилл и структуру кле­ток, так и через почву на корневую систему. Так, например, загрязнение почвы" пылью токсичных металлов, особенно в со­единении с серной кислотой, губительно действует на корне­вую систему, а через нее и на все растение.

Загрязняющие газообразные вещества по-разному влияют на состояние растительности. Одни лишь слабо повреждают листья, хвоинки, побеги (окись углерода, этилен и др.), другие действуют на растения губительно (диоксид серы, хлор, пары ртути, аммиак, цианистый водород и др.). Особен­но опасен для растений диоксид серы (SO₂), под воздействием которого гибнут многие деревья, и в первую очередь хвойные — сосны, ели, пихты, кедр.

В результате воздействия высокотоксичных загрязнителей на растения отмечается замедление их роста, образование нек­роза на концах листьев и хвоинок, вы*од из строя органов ас­симиляции и т. д. Увеличение поверхн^ости поврежденных ли­стьев может привести к снижению расхода влаги из почвы, общей ее пере увлажненности, что неизбежно скажется на сре­де ее обитания.

Во многом растительность восстанавливаться после сниже­ния воздействия вредных загрязняющих веществ зависит от восстанавливающей способности остав­шейся зеленой массы и общего состояния природных экоси­стем. В то же время следует заметить» что невысокие концен­трации отдельных загрязнителей не только вредят растени­ям, но и стимулируют прорас­тание семян, прирост древесины, рост некоторых органов рас­тений.