Состояние окружающей среды, её загрязнение и вызываемые им последствия

Воздушный бассейн, водные объекты и почвы в районах крупных промышленных центров содержат токсичные вещества, концентрации которых зачастую существенно превышают допустимые значения. Можно констатировать, что к настоящему времени деятельность человека приобрела масштаб геоэкологических процессов, приводящих к изменению естественных биогеохимических циклов на Земле, что в свою очередь негативно сказывается на здоровье человека. Последнее обстоятельство обусловило нарастающую тенденцию в экологических исследованиях переноса приоритета с охраны природных ресурсов на охрану здоровья человека.

Под загрязнением окружающей среды понимают любые нежелательные для экосистем антропогенные изменения и классифицируют на биоценотическое воздействие, вызывающее нарушение в составе и структуре популяций, стациально-деструкционное, приводящее к нарушению и преобразованию ландшафтов и экосистем в процессе природопользования, параметрическое, изменяющее качественные параметры окружающей природной среды, например тепловые, световые, радиационные.

Загрязнение окружающей среды классифицируют на естественное, связанное с природными катаклизмами (в частности, извержение вулканов, пыльные бури, лесные пожары), и антропогенное, возникающее в процессе хозяйственной деятельности человека.

Уровень естественного загрязнения рассматривается как фоновый, который незначительно меняется во времени.

По масштабам загрязнение окружающей среды может быть глобальным, региональным, локальным (местным).

Химические соединения, обладающие биодоступностью, т.е. способностью взаимодействовать немеханическим путём с живыми организмами, представляют первостепенный интерес с точки зрения медико-экологической безопасности.

Часть биодоступных соединений утилизируется живыми организмами, участвуя в процессах их пластического и энергетического обмена с окружающей средой, выступая в качестве ресурсов среды обитания. Другие, поступая в организм, не используются в качестве источника энергии или пластического материала, но, действуя в достаточных дозах и концентрациях, способны вмешиваться в биохимические процессы организма. Такие соединения называются чужеродными или ксенобиотиками.

Совокупность чужеродных веществ, содержащихся в агрегатном состоянии в окружающей среде, позволяющей им вступать в химические и физико-химические взаимодействия с биологическими объектами экосистемы, составляет ксенобиотический профиль биогеоценоза.

Ксенобиотический профиль (наряду с температурой, освещённостью, влажностью, трофическими условиями и т.д.) является одним из важнейших факторов окружающей среды, который может быть описан качественными и количественными характеристиками. Биоценозы, существующие в различных регионах, в той или иной степени адаптированы к соответствующим естественным (сформировавшимся в ходе эволюционных процессов) ксенобиоти- ческим профилям. Различные природные коллизии, а в последние годы и хозяйственная деятельность человека, существенным образом изменили естественный ксенобиотический профиль многих регионов (особенно урбанизированных).

Химические вещества, накапливающиеся в окружающей среде в несвойственных ей количествах и являющиеся причиной изменения естественного ксенобиотического профиля, выступают в качестве экополлютантов (загрязнителей).

К химическим загрязнителям (поллютантам, экополлютантам) относят вещества, оказывающие вредное воздействие на живые организмы за счёт прямого или косвенного влияния на состояние популяций и биоценозов.

В табл. 1.3 приведены данные, характеризующие глобальные эмиссии химических поллютантов естественного и антропогенного происхождения.

Таблица 1.3

Глобальные эмиссии из природных источников и в результате человеческой деятельности

Экополлютанты подразделяют на две группы. К первой относят вещества, продуцируемые в количествах, не оказывающих прямого негативного эффекта на живые организмы, но инициирующих нарушение химических и физических параметров окружающей среды, что в определённых условиях может оказать влияние на выживаемость биологических видов. Вторая группа - вещества, способные в достаточных количествах оказывать вредное воздействие на живой организм.

Источниками антропогенного (техногенного) загрязнения окружающей среды служат различные объекты производственной и бытовой деятельности (табл.

Техногенные источники загрязнения характеризуются большой скученностью, что приводит, как правило, к локальным загрязнениям воздушной среды. Однако ряд поллютантов, за счёт физикохимических и биологических процессов, протекающих в окружающей среде, способен к активному включению в биосферный круговорот веществ. Экополлютанты, переходящие из одной среды в другую, относятся к стойким загрязнителям.

Основные виды антропогенного загрязнения и их источники

При оценке антропогенного загрязнения окружающей среды важно учитывать возможные экологические последствия, которые они могут вызвать (табл. 1.5)

Странами ООН, участвующими в мероприятиях по улучшению и охране окружающей среды, согласован перечень наиболее важных веществ, загрязняющих биосферу, и являющихся опасными для здоровья человека.

Тяжёлые металлы - это металлы с большой плотностью: свинец, кадмий, ртуть, никель, кобальт, хром, медь, цинк, мышьяк, сурьма и селен. Их поступление в организм в избыточных количествах приводит к развитию природных и техногенных микро- элементозов. В малых количествах (от 10-3 до 10-12 %) они необходимыми для нормальной жизнедеятельности организма.

Особое место металлов среди других химических поллютантов обусловлено следующими причинами:

скорость извлечения металлов из земной коры человеком выше, чем геологическая скорость их извлечения;

в отличие от большинства органических загрязнителей, подвергающихся процессам разложения, металлы способны лишь к перераспределению между отдельными компонентами геосфер;

металлы сравнительно легко накапливаются в почвах и трудно из неё удаляются (период полувыведения из почвы цинка - до 500 лет, меди - 1500 лет, свинца - до нескольких тысяч лет);

металлы хорошо аккумулируются органами и тканями теплокровных животных и гидробионтов;

металлы высокотоксичны для различных биологических объектов.

В аспекте медико-экологической безопасности из тяжёлых металлов наибольшее значение придаётся так называемой большой четверке: кадмию, свинцу, ртути и мышьяку.

Кадмий широко распространен в окружающей среде. Источниками антропогенного загрязнений являются: выброс кадмия в сточные воды, производство и использование фосфатных удобрений, сжигание отходов, угля, бензина и т.д. Дополнительным источником поступления кадмия в организм являются курение и пищевые продукты, содержащие кадмий. Кадмий очень медленно выводится из организма: период его полувыведения из организма человека составляет около 25-30 лет.

Таблица 1.5

Экологическая характеристика основных источников загрязнения биосферы

К характерным болезням горожан, связанных с поступлением кадмия, относят гипертонию, ишемическую болезнь сердца, почечную недостаточность, заболевания дыхательной системы, дисфункцию половых органов, нарушение нервной системы, поражение опорно-двигательного аппарата, снижение иммунного статуса. Массовые хронические поражения людей (в форме болезни «итай-итай» - японский эквивалент междометия «ох-ох») имели место в Японии среди населения, употреблявшего заражённую кадмием воду, которая использовалась для ирригации рисовых полей. Название болезни происходит от нестерпимых костных болей в спине и ногах, сопровождающих инициируемых кадмием процесс декальцификации скелета вследствие нарушения фосфорно-кальциевого обмена.

Загрязнение кадмием атмосферного воздуха, почвы, воды, продуктов питания в результате производственной деятельности неуклонно возрастает. Его вредоносные эффекты (от гипертонии до канцерогенеза) наряду с широким и всё возрастающим использованием и накоплением в окружающей среде позволяет полагать, что этот металл в качестве экополлютанта представляет для человечества одну из наибольших опасностей.

Широчайшее использование свинца в хозяйственной деятельности (производство аккумуляторных батарей, резины, пластмасс, красителей, добавок к бензину, полиграфическая промышленность и пр.) приводит к постепенному накоплению металла в окружающей среде. В настоящее время мировая продукция свинца составляет около 9 млн т/год. Свинец содержится в различных средах (почве, воздухе, водоёмах и питьевой воде) и в продуктах питания (молочных и мучных изделиях, мясе, рыбе и пр.).

Острые отравления свинцом встречаются редко. Основную опасность представляет хроническое воздействие соединений свинца на население через заражённый воздух, воду, почву и пищу. Воздействие свинца и его соединений на человека приводит к патологии нервной и эндокринной систем, нарушению репродуктивных функций, поражению почек, гематологическим и сердечно-сосудистым нарушениям.

В прежние века свинец являлся доминирующей причиной хронических отравлений. По мнению некоторых специалистов, ухудшение здоровья населения Римской империи во многом связано с хронической интоксикацией свинцом, широко применявшимся для изготовления водопроводов и посуды.

Ртуть нашла применение в электронной промышленности, производстве фунгицидов и пр. Ранее эпидемии отравлений ртутью (меркуриоз) имели место на целлюлозно-бумажном производстве; в настоящее время использование в пищу зерна, обработанного ртутными фунгицидами, потребление рыбы, выловленной в водоёмах, заражённых ртутью, - основные причины массовых отравлений.

Наиболее известным случаем массового отравлением ртутью является заболевание, вызванное употреблением в пищу рыбы, отравленной метилртутью, у побережья в бухте Минамата (Япония). Было зарегистрировано 292 случая болезни, из которых 62 со смертельным исходом. Впоследствии эта форма заболевания получила название «болезнь Минамата».

Вещества, содержащие мышьяк, используются в металлургической промышленности, применяются в качестве пестицидов и пр. При отравлении мышьяком наблюдается поражение желудочно-кишечного тракта, системы крови, почек, печени, нервной системы. Описаны случаи массового заболевания раком кожи у жителей провинции Кордоба в Аргентине и на острове Тайвань, где население в течение многих лет использовало воду с высоким содержанием мышьяка. В Японии в 1972 г. более 12 тыс. детей получили отравление консервированным молоком, заражённым мышьяком.