ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ – привнесение новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение их естественного уровня.

Любое химическое загрязнение – это появление химического вещества в непредназначенном для него месте. Загрязнения, возникающие в процессе деятельности человека, являются главным фактором его вредного воздействия на природную среду.

Химические загрязнители могут вызывать острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное и мутагенное действие. Например, тяжелые металлы способны накапливаться в растительных и животных тканях, оказывая токсическое действие. Кроме тяжелых металлов, особо опасными загрязнителями являются хлордиоксины, которые образуются из хлорпроизводных ароматических углеводородов, используемых при производстве гербицидов. Источниками загрязнения окружающей среды диоксинами являются и побочные продукты целлюлозно-бумажной промышленности, отходы металлургической промышленности, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Эти вещества очень токсичны для человека и животных даже при низких концентрациях и вызывают поражение печени, почек, иммунной системы.

Наряду с загрязнением окружающей среды новыми для нее синтетическими веществами, большой ущерб природе и здоровью людей может нанести вмешательство в природные круговороты веществ за счет активной производственной и сельскохозяйственной деятельности, а также образования бытовых отходов.

Вначале деятельность людей затрагивала лишь живое вещество суши и почву. В 19 в., когда начала бурно развиваться индустрия, в сферу промышленного производства начали вовлекаться значительные массы химических элементов, извлекаемых из земных недр. При этом воздействию стала подвергаться не только наружная часть земной коры, но также природные воды и атмосфера.

В середине 20 в. некоторые элементы стали использоваться в таком количестве, которое сопоставимо с массами, вовлеченными в природные круговороты. Низкая экономичность большей части современной индустриальной технологии привела к образованию огромного количества отходов, которые не утилизируются в смежных производствах, а выбрасываются в окружающую среду. Массы загрязняющих отходов столь велики, что создают опасность для живых организмов, включая человека.

Хотя химическая промышленность не является главным поставщиком загрязнений (рис. 1), для нее характерны выбросы, наиболее опасные для природной среды, человека, животных и растений (рис. 2). Термин «опасные отходы» применяют к любого рода отходам, которые могут нанести вред здоровью или окружающей среде при их хранении, транспортировке, переработке или сбросе. К ним относятся токсичные вещества, воспламеняющиеся отходы, отходы, вызывающие коррозию и другие химически активные вещества.

В зависимости от особенностей циклов массообмена загрязняющий компонент может распространяться на всю поверхность планеты, на более или менее значительную территорию или иметь локальный характер. Таким образом, экологические кризисы, являющиеся результатом загрязнения окружающей среды, могут быть трех сортов – глобальные, региональные и локальные

Одной из проблем, имеющих глобальный характер, является возрастание содержания в атмосфере углекислого газа в результате техногенных выбросов. Наиболее опасным последствием этого явления может стать повышение температуры воздуха благодаря «парниковому эффекту». Проблема нарушения глобального цикла массобмена углерода уже переходит из области экологии в экономические, социальные и, в конце-концов, политические сферы.

В декабре 1997 в г. Киото (Япония) был принят Протокол к рамочной конвенции Организации объединенных наций об изменении климата (датированной маем 1992) (). Главное в Протоколе – количественные обязательства развитых стран и стран с переходной экономикой, включая Россию, по ограничению и снижению выбросов парниковых газов, прежде всего СО 2 , в атмосферу в 2008–2012. У России разрешенный уровень выбросов парниковых газов на эти годы – 100% от уровня 1990. Для стран ЕС в целом он составляет 92%, для Японии – 94%. У США предполагалось 93%, однако эта страна отказалась участвовать в Протоколе, поскольку снижение выбросов углекислого газа означает понижение уровня выработки электроэнергии и, следовательно, стагнацию промышленности. 23 октября 2004 Государственная Дума России приняла решение о ратификации Киотского Протокола .

К загрязнениям регионального масштаба относятся многие отходы промышленных предприятий и транспорта. В первую очередь, это касается диоксида серы. Он вызывает образование кислотных дождей, поражающих организмы растений и животных и вызывающих заболевания населения. Техногенные оксиды серы распределяются неравномерно и наносят ущерб отдельным районам. За счет переноса воздушных масс они зачастую пересекают границы государств и оказываются на территориях, удаленных от индустриальных центров.

В крупных городах и промышленных центрах воздух, наряду с оксидами углерода и серы, часто загрязнен оксидами азота и твердыми частицами, выбрасываемыми автомобильными двигателями и дымовыми трубами. Нередко наблюдается образование смога. Хотя эти загрязнения носят локальных характер, они затрагивают многих людей, компактно поживающих на таких территориях. Кроме того, наносится ущерб окружающей природе.

Одним из основных загрязнителей окружающей среды является сельскохозяйственное производство. В систему круговорота химических элементов искусственно вводятся значительные массы азота, калия, фосфора в виде минеральных удобрений. Их избыток, не усвоенный растениями, активно вовлекается в водную миграцию. Накопление соединений азота и фосфора в природных водоемах вызывает усиленный рост водной растительности, зарастание водоемов и загрязнение их мертвыми растительными остатками и продуктами разложения. Кроме того, аномально высокое содержание растворимых соединений азота в почве влечет за собой повышение концентрации этого элемента в сельскохозяйственных продуктах питания и питьевой воде. Это может вызвать серьезные заболевания людей.

В качестве примера, показывающего изменения структуры биологического круговорота в результате деятельности человека, можно рассмотреть данные для лесной зоны европейской части России (таблица). В доисторические времена вся эта территория была покрыта лесами, сейчас их площадь уменьшилась почти вдвое. Их место заняли поля, луга, пастбища, а также города, поселки, транспортные магистрали. Уменьшение общей массы некоторых элементов за счет общего уменьшения массы зеленых растений компенсируется внесением удобрений, которое вовлекает в биологическую миграцию значительно больше азота, фосфора и калия, чем естественная растительность. Вырубка леса и распашка почв способствуют усилению водной миграции. Таким образом, существенно увеличивается содержание соединений некоторых элементов (азота, калия, кальция) в природных водах.

Таблица: МИГРАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В ЛЕСНОЙ ЗОНЕ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ

Таблица 3. МИГРАЦИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В ЛЕСНОЙ ЗОНЕ ЕВРОПЕЙСКОЙ ЧАСТИ РОССИИ (млн. т в год) в доисторический период (на сером фоне) и в настоящее время (на белом фоне)
	Азот		Фосфор		Калий		Кальций		Сера
Атмосферные осадки	0,9	0,9	0,03	0,03	1,1	1,1	1,5	1,5	2,6	2,6
Биологический круговорот	21,1	20,6	2,9	2,4	5,5	9,9	9,2	8,1	1,5	1,5
Поступления с удобрениями	0	0,6	0	0,18	0	0,45	0	12,0	0	0,3
Вывоз урожая, рубка леса		11,3	0	1,1	0	4,5	0	5,3	0	0,6
Водный сток	0,8	1,21	0,17	0,17	2,0	6,1	7,3	16,6	5,4	4,6

Загрязнителями воды являются и органические отходы. На их окисление расходуется дополнительное количество кислорода. При слишком низком содержании кислорода нормальная жизнь большинства водных организмов становится невозможной. Аэробные бактерии, которым необходим кислород, также погибают, вместо них развиваются бактерии, использующие для своей жизнедеятельности соединения серы. Признаком появления таких бактерий является запах сероводорода – одного из продуктов их жизнедеятельности.

Среди многих последствий хозяйственной деятельности человеческого общества особое значение имеет процесс прогрессирующего накопления металлов в окружающей среде. К наиболее опасным загрязнителям относят ртуть, свиней и кадмий. Существенное воздействие на живые организмы и их сообщества оказывают также техногенные поступления марганца, олова, меди, молибдена, хрома, никеля и кобальта (рис. 3).

Природные воды могут загрязняться пестицидами и диоксинами, а также нефтью. Продукты разложения нефти токсичны, а нефтяная пленка, изолирующая воду от воздуха, приводит к гибели живых организмов (в первую очередь, планктона) в воде.

Помимо накопления в почве токсичных и вредных веществ в результате деятельности человека, ущерб землям наносится за счет захоронения и свалок промышленных и бытовых отходов.

Основными мерами борьбы с загрязнением атмосферы являются: строгий контроль выбросов вредных веществ. Нужно заменять токсичные исходные продукты на нетоксичные, переходить на замкнутые циклы, совершенствовать методы газоочистки и пылеулавливания. Большое значение имеет оптимизация размещения предприятий для уменьшения выбросов транспорта, а также грамотное применение экономических санкций.

Большую роль в защите окружающей среды от химических загрязнений начинает играть международное сотрудничество. В 1970-е в озоновом слое, защищающем нашу планету от опасного действия ультрафиолетового излучения Солнца, было обнаружено снижение концентрации О 3 . В 1974 установили, что озон разрушается под действием атомарного хлора. Одним из основных источников хлора, попадающего в атмосферу, являются хлорфторпроизводные углеводородов (фреоны, хладоны), используемые в аэрозольных баллонах, холодильниках и кондиционерах. Разрушение озонового слоя происходит, возможно, не только под действием этих веществ. Тем не менее, были предприняты меры по уменьшению их производства и использования. В 1985 многие страны договорились о защите озонового слоя. Обмен информацией и совместные исследования изменений концентрации атмосферного озона продолжаются.

Проведение мероприятий, предупреждающих попадание загрязняющих веществ в водоемы, включает установление прибрежных защитных полос и водоохранных зон, отказ от ядовитых хлорсодержащих пестицидов, уменьшение сбросов промышленных предприятий за счет применения замкнутых циклов. Снижение опасности загрязнения нефтью возможно путем повышения надежности танкеров.

Для предотвращения загрязнения поверхности Земли нужны предупредительные меры – не допускать засорения почв промышленными и бытовыми сточными водами, твердыми бытовыми и промышленными отходами, нужна санитарная очистка почвы и территории населенных мест, где такие нарушения были выявлены.

Наилучшим решением проблемы загрязнения окружающей среды были бы безотходные производства, не имеющие сточных вод, газовых выбросов и твердых отходов. Однако безотходное производство сегодня и в обозримом будущем принципиально невозможно, для его реализации нужно создать единую для всей планеты циклическую систему потоков вещества и энергии. Если потери вещества, хотя бы теоретически, все же можно предотвратить, то экологические проблемы энергетики все равно останутся. Теплового загрязнения нельзя избежать в принципе, а так называемые экологически чистые источники энергии, например ветряные электростанции, все равно наносят ущерб окружающей среде.

Пока единственным путем существенного уменьшения загрязнения окружающей среды являются малоотходные технологии. В настоящее время создаются малоотходные производства, в которых выбросы вредных веществ не превышают предельно допустимых концентраций (ПДК), а отходы не приводят к необратимым изменениям природы. Используется комплексная переработка сырья, совмещение нескольких производств, применение твердых отходов для изготовления строительных материалов.

Создаются новые технологии и материалы, экологически чистые виды топлива, новые источники энергии, снижающие загрязнение окружающей среды.

Елена Савинкина

На всех стадиях развития человек был тесно связан с природой. Но по мере появления и формирования индустриального общества все чаще проблемой современного мира становится загрязнение окружающей среды.

Виды загрязнений достаточно многообразны по своей силе воздействия и характеризуются опасностью распространения в воздушном пространстве, а также в водной стихии и с помощью почвы.

Естественные причины

Существует два типа источников вредных выбросов в атмосферу - естественный и антропогенный. Именно таковы его основные виды. схема которого приведена ниже - важная проблема, требующая решения.

Первый вид никак не связан с деятельностью людей и происходит по определенным законам природы. Необходимо отметить, что загрязнения данного вида имели место быть задолго до того, как появилось человечество, поэтому окружающая среда с такими «отбросами» прекрасно справляется.

Это связано с тем, что в эволюции уже заложены природные катаклизмы (бури, извержение вулканов, лесные пожары, разложение погибших животных и растений). Естественные загрязнения можно рассматривать как биологическое загрязнение окружающей среды. Виды загрязнения такого рода включают, прежде всего, продукты жизнедеятельности самой природы в целом.

Естественные загрязнения можно проиллюстрировать следующими примерами:

Долина Смерти. У подножья вулкана Кихпиныч (Камчатка) простирается долина, которая заполнена вулканическими сероводородными газами. При отсутствии ветра над уровнем земли газ скапливается, и гибнут все животные и птицы, которые попадают в данную область. Ученые, занимающиеся исследованием Долины Смерти, не только изучают данный феномен, но и очищают территорию от трупов. Это необходимо в связи с тем, чтобы в долину не приходили падальщики, которые могут нанести вред не только живым животным, но и распространить инфекцию от мертвых. Таким образом, данный тип загрязнения обладает достаточно яркими признаками, которые имеют подобные виды экологических загрязнений окружающей среды.

- «Красный прилив». На поверхности морей образуется покрытие бурого цвета, сильно напоминающее кровь. Это происходит в связи с размножением определенного вида водорослей, которые по своей природе очень токсичны. Ядовитые вещества попадают по пищевой цепочке в обитателей моря, отчего последние гибнут.

Известны случаи, когда экипажи судов, проходящих в таких областях, получали сильнейшее отравление, употребив в пищу выловленную в «ядовитых» местах рыбу или моллюсков. Ученые связывают появление токсичных водорослей с большим объемом химических выбросов в воды океана.

Антропогенные источники

Насыщение природы вредными веществами человеком заслуживают отдельного внимания, так как не ограничиваются разложениями или пожарами по вине людей. Классификация видов загрязнения окружающей среды в этом случае, может быть следующая:

Радиоактивные осадки;

Неорганическое загрязнение вод;

Органическое;

Тепловые виды;

Загрязнение почвы;

Насыщение пестицидами;

- (как итог взаимосвязи с круговоротом воды в природе).

Все перечисленные способы - виды антропогенного загрязнения окружающей среды, то есть результат человеческой деятельности.

Аэрозольные выбросы

В атмосфере в связи с функционированием человечества находится масса примесей, которые можно назвать техногенной пылью. Она выражается в виде тумана, дымки или обычного дыма. В результате сжигания определенных веществ в производстве ядовитые пары и канцерогенные соединения выбрасываются в окружающую среду.

Основными источниками появления техногенной пыли являются металлургические заводы, нефтеперерабатывающие, сажевые и другие подобные, которые используют термическую обработку сырья. Также основные виды загрязнения окружающей среды аэрозольным способом включают в себя выброс пыли и ядовитых веществ в горной промышленности.

При формировании искусственных насыпей (отвалов) из вскрышных пород при добыче полезных ископаемых в атмосферу выбрасывается огромное количество результатов переработки. Вредные частицы выделяются в окружающую среду и во время взрывных работ.

Например, при взрыве средней мощности выделяется до 2 тысяч кубических метров оксида углерода и около 150 тонн пыли. Во время технологических процессов переработки полуфабрикатов для производства цемента в воздух также выделяется масса химических веществ и технологической пыли.

Аэрозольными можно назвать и виды загрязнения окружающей среды транспортом. В результате сгорания вещества (бензина или дизельного топлива) происходит выделение газов: оксидов углерода, углеводорода и азота. Длительность нахождения этих смесей в атмосфере до их естественного разложения составляет от нескольких часов до нескольких лет.

Фотохимический туман

Смог образуется путем соединения химически вредных выбросов в атмосферу с солнечной радиационной энергией. В результате происходит фотохимическая реакция оксидов азота, углеводородов и других вредных веществ.

Туман, таким образом, представляет такую категорию насыщения вредными веществами, которую содержат в себе виды химических загрязнений окружающей среды.

Цепная реакция превращения диоксида азота в оксид азота и атомарный кислород должна давать в результате озон (соединение молекулярного и атомарного кислорода). Реакция окисления азота данным соединением должна давать молекулярный кислород и как итог, диоксид азота. Однако озон при возникновении тут же вступает в реакцию с выхлопными газами в атмосфере, в результате чего образуется определенное количество объединенных атомов и молекул кислорода.

Данное соединение, вступая в реакцию с примесями в воздухе, образует оксиданты и свободные радикалы, которые характерны для смога. Соединения, которыми воздух буквально пропитан, оказывают крайне негативное воздействие на кровеносную и дыхательную системы жителей, в результате чего человек может погибнуть.

Радиоактивные осадки

Данный вид загрязнений - наиболее опасный для человечества и для всего живого в мире. Осадки, которые содержат радиоактивные частицы, представляют собой атмосферную влагу и пыль.

Наиболее тяжелые частицы радиоактивных элементов оседают сразу же на поверхности земли, более легкие имеют свойство задерживаться в атмосфере и переноситься на довольно большие расстояния.

За счет радионуклеотиды, содержащиеся в воздухе, выпадают на землю в виде дождя, снега или тумана.

При попадании таких осадков на кожу человека радиоактивные атомы проникают внутрь организма, разрушая его постепенно изнутри.

Неорганические типы

Виды загрязнения окружающей представлены также и неорганическими «методами».

В связи с развитием промышленности в воду попадают отходы, которые образуются во время деятельности заводов и предприятий по заготовке и обработке лесоматериала, при производстве работ в шахтах, на рудниках, а также в результате использования транспорта.

Например, в сточных водах, которые затем попадают в водоемы, содержится большое количество остатков синтетических моющих средств. Данные элементы, попадая в водоочистительную систему, не удаляются и возвращаются в водопровод.

Виды химических загрязнений окружающей среды включают в данном случае загрязнение сточных вод соединениями таких элементов, как кадмий, мышьяк, свинец, ртуть и других не менее опасных веществ.

Указанные соединения поглощаются низкоорганизованными обитателями водоемов и передаются по пищевой цепочке высокоорганизованным организмам.

Химические загрязнения имеют свойство менять рН воды до такого состояния, когда в такой воде не могут жить и размножаться обитатели водной среды.

Однако многие беспозвоночные организмы, населяющие водную стихию, способны накапливать в себе радиоактивные элементы и яды. Именно поэтому они служат в качестве индикатора того, какие основные виды загрязнения окружающей среды обусловили загрязнение водоема.

Несмотря на то что вода имеет свойство самоочищаться, в связи с попаданием в нее большого количества химических соединений, организмы, обеспечивающие очищение, погибают. Соответственно, требуются дополнительные методы отделения вредных частиц от воды, но, к сожалению, этого недостаточно.

Органический "мусор"

Виды загрязнений среды, окружающей человека, включают в себя и органическую их природу. К таким можно отнести нефть, состоящую в основном из насыщенных углеводородов.

При наличии на поверхности воды обитатели морей, а также животные и растения прибрежной зоны погибают.

Это происходит по причине того, что нефть, попадая на рыб или водоплавающих птиц, обволакивает их тонкой черно-коричневой пленкой, в связи с чем нарушается естественная обтекаемость поверхности оперения птиц (или чешуи рыб).

Задолго до того как люди научились добывать данный природный ресурс, нефть также попадала на поверхность воды. Однако в морях и океанах существуют микроскопические бактерии, способные перерабатывать "черное золото", питаясь им. Постепенно пятно с поверхности исчезает, а бактерии становятся пищей для высокоорганизованных существ.

Сложность на сегодняшний день в естественном уничтожении пятен составляет огромное количество нефти, которая выливается при крушении танкеров или авариях на платформах. Бактерии не успевают ее переработать, и горючая субстанция может попасть с течением в другие водоемы, распространяясь по Мировому океану.

Тепловой тип

Выбросы температурно неустойчивых сточных вод в реки и озера электростанциями - этот пример иллюстрирует такую категорию, как виды энергетического загрязнения окружающей среды.

На первый взгляд, небольшое повышение температуры воды не должно причинить вред экосистеме в целом. Однако количество таких стоков и постоянное изменение и нестабильность температуры жидкости в водоемах приводит к искусственному ограничению водообмена между поверхностью и дном.

Так как происходит нарушение круговорота, необходимого для рационального функционирования фитопланктона и водорослей, видовое постоянство водной структуры меняется.

Загрязнение почвы

Почва Земли является важнейшим компонентом биосферы. Данная оболочка аккумулирует не только органические вещества, но и энергию. Существование почвы как элемента биосферы представляет собой одно из важных звеньев в ее функционировании. Поэтому проблемы загрязнения земной поверхности химикатами (органическими и неорганическими), а также особого рода веществами (пестицидами) требуют особого внимания со стороны ученых.

Загрязнение пестицидами

Так как специальные ядохимикаты для обработки растений производятся и используются человеком, можно сказать, что заражение почвы данными элементами может иллюстрировать виды окружающей среды.

Несмотря на то что данная группа химикатов является важным элементом в сельском хозяйстве для масштабного выращивания растительных продуктов питания, такие яды представляют огромную опасность для почвы.

Пестициды имеют свойство накапливаться в организме, в который они попали и, подобно радиоактивным элементам, разрушают здоровье человека изнутри, а также приводят к гибели многих микроорганизмов. Нарушение естественного течения эволюционного процесса происходит, кроме других причин, еще и в связи с тем, что наблюдается загрязнение окружающей среды.

Виды загрязнений, к которым можно отнести и насыщение пестицидами, вызывают нарушение равновесия и, как следствие, естественного отбора. По пищевой цепочке химикаты проникают в организм человека и обнаруживаются не только во внутренних органах взрослых людей, но и у новорожденных. Это означает, что накопленные в процессе жизни пестициды способны вертикально передаваться от матери к ребенку.

На сегодняшний день разрабатывают и испытывают такие химикаты, которые после применения, оказав необходимое действие, самостоятельно разлагаются на безопасные элементы. При этом важно соблюдать порядок химической реакции, исключая присутствие таких катализаторов, которые могли бы нарушить естественное течение разложения вредных веществ на элементарные.

Кислотные дожди

В итоге функционирования человека в атмосферу выделяется большое количество окисей химических элементов, что вызывает загрязнение окружающей среды. Виды загрязнений можно условно определить как бытовые и промышленные.

При сжигании горючих материалов, предназначенных для бытовых и производственных нужд, происходит выделение окислов азота, серы, углерода и сероводорода. При взаимодействии с влагой, содержащейся в атмосфере, данные смеси перерождаются в кислоты, которые затем выпадают в виде осадков.

При угрозе возникновения таких аномалий необходимо быть предельно осторожным, так как воздействие кислоты на людей, даже в небольшой концентрации, вызывает химический ожог. Попав под кислотный дождь, человек может не только потерять часть своих волос или испортить головной убор, но и получить ожог лица или всего тела.

Кислота, выпадая в наносит вред не только людям, но и почве, то есть вызывает загрязнение окружающей среды. Виды загрязнений, которые связаны с особенностями циркулирования воды в природе, вызывают перенасыщение земли данными соединениями. Почва в дальнейшем не способна сохранять полезные природные свойства. В случае если на такой почве появляется растительность, принимаемая затем в пищу, она может нанести ущерб здоровью человека.

Кроме этого, кислотная дождевая вода, проникая глубоко в грунт, попадает в подземные воды. Именно они распространяют химические соединения на большие расстояния, что в дальнейшем может навредить даже тем районам, которые достаточно далеко располагаются от местности, где выпали кислотные осадки.

Шумовые загрязнения

Человек не может жить в абсолютной тишине, так же как и при довольно громких звуках. Данный дисбаланс меняет внутричерепное давление и может привести к нарушению работы всего организма.

В связи с этими особенностями человеческой сущности можно выделить окружающей среды, которое нельзя увидеть.

Шум, который производят многочисленные заводы, техника, поезда, автомобили, действует на жителей больших городов или людей, которые вынуждены находиться рядом с такими «шумными» достижениями человечества, крайне отрицательно.

Воздействие подобных звуков нарушает естественное функционирование внутренних органов, сосудов и т. д., что в худшем случае может привести к преждевременному старению и смерти.

Способы борьбы

Виды источников загрязнения окружающей среды довольно разнообразны. Однако можно отметить, что все они связаны с человеческой деятельностью. Одни источники напрямую загрязняют атмосферу, почву или воду ядовитыми веществами, другие - только нарушают естественный ход событий в природе. При этом довольно часто слабеет система, разрываются важные пищевые и другие цепочки, происходят мутации.

Генетически измененные организмы - это особи, полностью приспособленные к выживанию в условиях сильнейшего загрязнения окружающей среды. При каждой атаке ядохимикатами клетки настолько сильно менялись, что могли (уже у будущих поколений) противостоять разрушительному действию наиболее сильных веществ.

Но не стоит забывать о том, что наша Земля не приспособлена для поглощения «удобств» цивилизации, поэтому на сегодняшний день ведутся разработки уже не новых химически опасных веществ, а их нейтрализаторов.

Новейшие препараты или культуры микроорганизмов призваны не только не нанести вред, но и способствовать быстрейшему разложению на безопасные элементы тех веществ, которые планируется применять.

Сахалинская гречиха

Выявляются и используются природные свойства растений и организмов в борьбе за чистоту планеты. Например, у сахалинской гречихи есть отличное свойство - она может прорастать и цвести на почве, которая насыщена тяжелыми металлами.

По результатам многочисленных экспериментов, такие растения могут за 1 только год «забрать» из почвы до 1 кг кадмия, 24 кг свинца и 322 кг цинка. А эксперимент на одном из военных полигонов, где испытывали химическое оружие, показал, что через 2 года после высадки гречихи в грунт почва была совершенно чиста.

В результате антропогенной деятельности окружающая среда поддается загрязнению различных видов. Это существенно влияет не только на жизнь людей, но и на состояние климата, флоры, фауны, приводит к печальным последствиям. Основной источник загрязнения – это изобретения людей:

• автомобили;
• электростанции;
• ядерное оружие;
• промышленные предприятия;
• химические вещества.

Все, что имеет не естественное, а искусственное происхождение, влияет на здоровье людей и экологию в целом. Даже предметы первой необходимости, такие как еда и одежда, сейчас не обходятся без инновационных разработок с применением химических веществ.

На сегодняшний день изобретено множество машин и технических средств, которые при своей работе создают шум. Это транспорт и спецтехника, оборудование предприятий и многое другое. В результате автомобили, поезда, станки издают огромное количество звуков, которые раздражают слух людей и животных. Также неприятные шумы могут издаваться естественным путем – грозы, вулканы, ураганы. Все это вызывает звуковое загрязнение и влияет на здоровье людей, вызывает головную боль, проблемы с сердечнососудистой системой и проблемы со слуховым аппаратом. Кроме потери слуха, это может привести к инсульту или же к инфаркту.

Загрязнение атмосферы

Ежедневно в атмосферу поступает огромное количество выбросов и парниковых газов. Больше всего воздух загрязняют выхлопные газы автомобилей, а легковых машин в городах с каждым годом становится больше. Еще один источник загрязнения атмосферы – это промышленные предприятия:

• нефтехимические;
• металлургические;
• цементные;
• энергетические
• угледобывающие.

В результате загрязнения воздуха разрушается озоновый слой Земли, который защищает поверхность от прямых солнечных лучей. Ухудшается состояние экологии в целом, так как молекулы кислорода необходимы для жизненных процессов всем живым организмам.

Загрязнение гидросферы и литосферы

Загрязнение воды и почвы – это еще одна глобальная проблема. Она достигла таких масштабов, что в негодное состояние пришли не только воды рек и озер, но море и океанов. Наиболее опасные источники загрязнения водоемов следующие:

• сточные воды – бытовые и промышленные;
• выброс мусора в реки;
• разлив нефтепродуктов;
• гидроэлектростанции и плотины.

Земля загрязняется и водой, и агрохимикатами, продуктами промышленных предприятий. Особую проблему составляют мусорные свалки и полигоны, а также захоронения радиоактивных веществ.

Загрязнением считается любое нежелательное антропогенное изменение экологической системы. Загрязнение может быть механическим, химическим, осмофорным, биологическим, физическим, биоценотическим, ланд­шафтным.

Механическое загрязнение – осуществляется относительно инертными в физико-химическом отношении отходами человеческой деятельности: полимерными материалами в виде разного рода упаковок и тары, отработанными автопокрышками, строительным и бытовым мусором, твердыми отходами промышленного производ­ства, аэрозолями и т. д.

Воздух может загрязняться аэрозолями (пылями) де­зинтеграции, конденсации и вторичными взвешенными веществами, образующимися в процессах сжигания жидких и газообразных топлив, а также при протекании газофазных и фотохимических реакций в атмосфере. Время жизни частиц аэрозолей в воздухе и степень их воздей­ствия на человека зависят от многих факторов и прежде всего от размера частиц.

В настоящее время в земной атмосфере содержится более 20 млн т аэрозолей, которые по одной из классификаций условно можно разделить на три группы:

Пыли, представляющие собой твердые частицы, диспергированные в воздухе и образующиеся в процессах дезинтеграции;

Дымы – сконденсированные высокодисперсные частицы твердых веществ, возникающие при горении, испарении расплавов, растворов, проведении химических реакций и др.;

Туманы – скопление жидких частиц в газообразной среде.

Размер частиц аэрозолей в воздухе колеблется в пределах от 0,01 до 100 мкм. Крупные частицы с размером более 10 мкм быстро осаждаются из атмосферного воздуха, а мелкие, с размером частиц 0,01-0,1 мкм, как правило, выносятся в более высокие слои атмосферы и вымываются из нее с осадками.

Степень воздействия аэрозолей на организм человека зависит от количества (дозы) попавшей в него пыли и определяется ее проникающей способностью (табл. 4.1).

Таблица 4.1. Проникающая способность аэрозолей в организм человека

Засорение среды является одной из форм механиче­ского загрязнения, оно существенно ухудшает эстетические и рекреационные качества среды. К данному виду загрязнения относится и засорение околокосмического пространства. По современным данным, в ближнем ко­смосе уже находится более 3 000 т космического мусора.

Проблема механического загрязнения окружающей среды, и в первую очередь отходами, крайне остро стоит перед всем мировым сообществом. Жизнедеятельность городов и сельскохозяйственных поселений порождает груды мусора, жидких стоков, аэрозолей, которые буквально превратили все структурные уровни биосферы в колоссальную свалку. Ежегодно в мире образуется до 1,0-1,5 млрд. т вредных производственных и 400-450 млн т коммунальных отходов (КО). На каждого жителя Земли приходится в среднем за год 0,12 т отходов потребления, 1,2 т всех продуктов производства, т. е. «отложенных» отходов, и около 14 т отходов переработки сырья.

Если до 7% промышленных отходов в развитых странах поступает на вторичное использование, то коммунальные отходы и их переработка представляют в настоящее время трудноразрешимую проблему. Ежегодный мировой прирост КО составляет порядка 3%, а в некоторых странах он достигает 10%.

Мировой опыт показывает, что для захоронения 1 т КО требуется поря­дка 3 м 2 площади, поэтому свалки занимают во всем мире сотни тысяч гектаров земель, практически выведенных из сельскохозяйственного оборота. Известно, что для захоронения КО ежегодно требуются все бóльшие площади земель, например, для городов с населением до 350 тыс. человек при высоте складирования отходов 10 м необходимо 5 га; 350-700 тыс. – 10 га; 700 тыс.-1 млн – 13,5 га; для городов с населением более 1,1 млн жителей необходимо более 18 га земель.

Химическое загрязнение формируется в результате измене­ния естественных химических свойств окружающей среды при поступле­нии не свойственных ей реакционноспособных химических веществ или же в концентрациях, превышающих фоновые. Наиболее массовыми химическими загрязнителями являются оксиды углерода, серы и азота, углеводороды, соли кислот и щелочей, соединения серы, фтора, фосфора, фе­нолы и др.

Химические загрязнители по характеру своего воздействия на здоровье людей подразделяются на следующие группы: токсические, раздражающие, сенсибилизирующие, канцерогенные, мутагенные, влияющие на репродуктивную функцию. В настоящее время известно более 3 млн химических соединений, ежегодно синтезируется более 100 000 новых веществ, в результате этого че­ловечество находится под угрозой воздействия 40-50 тыс. химических соединений разных классов, не свойственных естественным условиям окружа­ющей среды.

Интересно, что и сами люди являются источниками выделения в воздух более 20 загрязняющих веществ – антропотоксинов (углекислого газа, аммиака, кетонов, сероводорода и др.). В небольших, плохо вентилируемых помещениях (школьных классах, аудиториях, кабинетах и др.), при большом скоплении людей содержание антропотоксинов может достигать уровней, допустимых лишь для производственных зданий. Вероятность образования высоких концентраций загрязняющих веществ в воздухе помещений привела к появлению понятия «синдром больных зданий».

Близким по природе к химическому является осмофорное загрязнение . Оно осуществляется пахучими веществами (одорантами) в таких низких концентрациях, которые не могут оказывать химического резорбтивного воздействия на человека, но могут вызывать рефлекторные реакции организма.

При больших концентрациях одорантов их необходимо рассматривать как химические загрязнители. Реакция организма на осмофорное загрязнение проявляется в ощущении запаха, изменении биоэлектрической активности мозга, световой чувствительности и т. д. Запах – наиболее воспринимаемая форма загрязнения окружающей среды, обнаруживаемая нами при помощи обоняния. Около 50% всех жалоб населения на загрязнение воздуха связано с ощущением неприятных или тяжелых запахов.

Первичной реакцией человека на неприятный запах является ощущение неудобства, беспокойства; вторичные эффекты, связанные с воздействием высоких концентраций одоранта, проявляются в виде рвоты, нарушения сна, учащения пульса, повышения артериального давления, болезненных ощущений со стороны основных органов. Кроме того, влияние неприятных запахов может выражаться в головной боли, состоянии усталости, повышенной сонливости или, наоборот, возбуждении, слюнотечении и пр.

Поэтому понятие «неприятный запах» приобретает определенный санитарно-гигиенический смысл. Около 20% химических веществ обладает неприятным запахом, а количество веществ, распознаваемых по запаху, близко к 100 тысячам.

Биологическое загрязнение осуществляется нехарактерными для данной экосистемы живыми организмами и/или продуктами их жизнедеятельности, которые ухудшают условия существования естественных биотических сообществ или негативно влияют на здоровье человека и результаты его хозяйственной деятельности.

В настоящее время в связи с массовой урбанизацией, значительным увеличением плотности населения в городах, интенсивным развитием фармацевтической, пищевой и особенно микробиологической промышленнос­ти все большую роль в загрязнении биосферы играют биологически активные вещества. Основными факторами неблагоприятного воздействия на окружающую среду являются живые и мертвые клетки микроорганизмов (бактерии, вирусы, риккетсии, спирохеты, грибы, простейшие) и продукты их метаболизма. Отрицательное действие их заключается в возникновении и развитии различных аллергических реакций и инфекционных заболева­ний. Чаще всего возникают такие заболевания, как аспергиллезы, кандидозы и микозы. Они наиболее опасны для лиц с пониженной сопротивляемос­тью организма.

Одним из ярких примеров заболеваний, которые могут возникать в «больных зданиях», является так называемая «болезнь легионеров». Впервые она была описана в 1976 г. в Филадельфии, когда после очередного конгресса организации «Американский легион» из 4 400 его участников 221человек заболел неизвестной гриппоподобной болезнью, причем 34 из них умерли. Это новое заболевание и получило название «болезни легионеров». Она характеризуется развитием пневмонии, интоксикацией, лихорадкой, а также поражением центральной нервной системы (ЦНС), желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и почек. Возбудителями болезни являются микроорганизмы – легионеллы, которые сохраняют жизнеспособность при тем­пературе от +4 до +65 °С. С воздухом или загрязненной водой легионеллы попадают в системы кондиционирования воздуха, где и находят благоприятную среду для своего размножения и распространения. Воздух от си­стем кондиционирования, зараженный легионеллами, по­ступает в помещения и приводит к массовым заболеваниям находящихся там людей.

Источниками биологического загрязнения также мо­гут быть сооружения биохимической очистки сточных вод предприятий и городов, больни­цы, поликлиники, свалки коммунальных и промышленных отходов, свиноводче­ские хозяйства, фермы крупного рогатого скота, птицефабрики и т. д.

Адсорбированные на частичках аэрозолей микроорганизмы могут распространяться на большие расстояния. Исследования показывают, что жизнеспособные клетки микроорганизмов в ряде случаев поднимаются на высоту 3 000 м. Известны случаи биологического загрязнения окружающей среды, приведшие к массовым желудочно-кишечным заболеваниям (сальмонеллезу, гепатиту), внутрибольничным стойким инфекциям. Достоверно доказано, что заболевания детей, проживающих вблизи заводов по производству антибиотиков, в 1,5-3 раза выше средней заболеваемости для данного населенного пункта.

Особенностью многих жилых помещений является вы­сокий уровень биологического загрязнения, что приводит к аллергизации проживающих в них людей. В домашней пыли содержатся микроскопические сапрофитные клещи, выделения которых и являются причиной аллергизации человека. Клещи могут жить в постельных принадлежностях, коврах, мягкой мебели, одежде.

В домашней пыли присутствуют также эпидермальные аллергены из шерсти, перхоти и слюны кошек, собак, других домашних животных, пера и экскрементов птиц (голубей, попугаев, канареек и пр.). Высокой сенсибилизирующей активностью обладают хитиновый покров и экскременты тараканов, эпидермис низших рачков дафний, используемых в качестве сухого корма для рыбок.

Домашняя пыль является сорбентом и накопителем спор различных плесневых грибов, которые также являются активными аллергенами и приводят к снижению иммунитета организма, бронхиальной астме, аллергическому альвеолиту и другим заболеваниям.

В настоящее время поднимается вопрос об опасности генетического загрязнения окружающей среды. Риск этого вида биологического загрязнения, связанного с генной инженерией, становится все более реальным. Высказываются опасения, что искусственно созданные микроорганизмы, попав во внешнюю среду, могут вызывать нарушения равновесия в природных экосистемах, а также эпидемии неизвестных болезней, с которыми людям будет трудно справиться. Кроме того, вследствие манипуляций с генами может происходить генетическая эрозия – потеря части генома и замещение генов или их локусов чужеродным генетическим материалом, попадающим с продуктами генной инженерии, полученными, в частности, на основе генома млекопитающих. Наибольшему риску генетического загрязнения подвержены редкие и исчезающие виды, популяции которых находятся на стадии деградации.

В ряде случаев случайно переселенные в новые экосистемы животные или растения могут приносить большой вред сельскому и лесному хозяйству (макробиологическое загрязнение). Так случилось, например, в Европе с американским колорадским жуком, ставшим здесь массовым вредителем пасленовых культур (картофель, томаты и др.). В свою очередь Европа «отплатила» Америке случайным заносом в дубовые леса непарного шелкопряда, который быстро размножился, найдя здесь свою экологическую нишу, и стал опасным вредителем.

В отдельную группу следует отнести лекарственные загрязнения. Некоторые лекарственные препараты оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека даже в терапевтических дозах. Например, такие препараты, как амидопирин, фенацетин запрещены к производству, т.к. являются выраженными канцерогенами. Антибиотики тетрациклинового ряда обладают ототоксическим эффектом. При неправильном подборе дозы они, поражая слуховой нерв, вызывают глухоту у новорожденных. Кроме того, многие антибиотики нарушают биоценоз кишечника и других внутренних сред организма, вызывая дисбактериозы и кандидозы.

Физические виды загрязнения окружающей среды – радиоактивное, акустическое, вибрационное, электромагнитное, тепловое и световое загрязнения.

Радиоактивное загрязнение – это физическое загрязнение, связанное с повышением естественного радиоактивного фона и уров­ня содержания в среде радиоактивных элементов и веществ. При наличии радиоактивных веществ оно может рассматриваться и как химическое за­грязнение. Основными источниками радиоактивного загрязнения среды являются испытания ядерного оружия, атомные реакторы и установки, предприя­тия атомной промышленности, технологические, медицинские, науч­ные приборы и оборудование, зола, шлаки и отвалы, содержащие радиоактивные вещества, могильники радиоактивных отходов и т. д.

Активное повышение концентрации радиоактивных веществ в окружающей среде началось приблизительно с 1933 г., года начала планомерных работ по исследованию радиоактивных элементов.

При поглощении ионизирующего излучения радиоактивных веществ в организме наблюдаются разнообразные морфологические и функциональные нарушения, приводящие к развитию острой или хронической формы лучевой болезни, злокачественных новообразований, заболеваниям крови и генетическим изменениям. Кроме того, радиация усиливает воздействие на организм человека химических загрязнителей, таких как углеводороды, оксид углерода и др.

Естественное фоновое облучение создается космическим излучением и естественными радиоактивными ве­ществами, содержащимися в объектах окружающей среды. При этом неустойчивые ядра атомов (нуклиды) самопроизвольно распадаются с образованием атомов других элементов и выделением энергии. Радиоактивные превращения свойственны только отдельным веществам, которые содержат радионуклиды. Распад естественных радионуклидов группы тория, урана, актиния и других сопровождается испусканием особого вида излучения, называемого радиоактивным , которое может быть корпускулярным и квантовым. Корпускулярное излучение представляет собой поток α- и b-частиц и нейтронов, а квантовое – c-кван­тов и рентгеновского излучения.

С ионизирующими излучениями население в любом месте земного шара встречается ежедневно. Это, прежде всего, радиоактивный фон Земли, который складывается из трех компонентов:

Космического излучения (вклад в среднюю годовую дозу облучения человека 15,1%);

Излучения от содержащихся в почве, строительных материалах, воздухе и воде естественных радиоактивных элементов (68,8%);

Излучения от природных радиоактивных веществ, которые с пищей и водой попадают внутрь организма, фиксируются тканями и сохраняются в теле человека в течение всей его жизни (15,1%);

Другие источники (1%).

Средняя суммарная годовая доза облучения населения от природных источников составляет примерно 2 мЗв (зиверт), что в основном связано с поступлением радона и трития из грунтов, строительных материалов, воды, природного газа, воздуха. Кроме того, человек встречается с источниками искусственного излучения, включая радионуклиды, широко применяемые в хозяйственной деятельности.

При дозах облучения порядка 0,1 мЗв не наблюдается каких-либо пато­логических изменений в органах и тканях организма человека. Доза 0,1 Зв определяет допустимое разовое аварийное облучение населения, 0,05 Зв – допустимое облучение медицинского персонала и работников АЭС в нормальных условиях эксплуатации за год, 0,25 Зв – разовое допустимое облучение персонала, работающего с радиоактивными агентами. Доза облучения 1 Зв определяет нижний уровень развития лучевой болезни; 4,5 Зв – неизбежно вызывает тяжелую (летальную) степень лу­чевой болезни. В настоящее время считается, что общей пожизненной дозой облучения населения на территории Беларуси является 0,35 Зв. Сюда входят все дозы облучения, полученные человеком в течение всей жизни. Например, ежедневный в течение года просмотр всех телепередач обеспечивает дозу 0,01 мЗв; перелет самолетом на расстояние 2 400 км – 0,02-0,05 мЗв; одна процедура флюорографии – 3,7 мЗв; рентгеноскопия зуба – 0,03 мЗв; рентгеноскопия желудка (местная) – 0,336 мЗв.

Акустическое (шумовое) загрязнение характеризуется превышением уровня естественного шумового фона. Шум – одна из форм фи­зического (волнового) загрязнения окружающей среды, адаптация орга­низмов к которому практически невозможна. Наиболее мощными и распространенными источниками шума, особенно в городах, являются автомо­бильный и рельсовый транспорт, промышленные предприятия, авиация, бытовая техника (холодильники, магнитофоны, радиоприемники и т. д.). На долю транспорта приходится 60-80% всех шумов, проникающих в места пребывания людей. Известно, что в городах уровень шума повышается примерно на 1 дБА в год и за последние 10 лет возрос в мировом масштабе на 10-12 дБА.

Шум является общебиологическим раздражителем и при определенных условиях влияет на все органы и системы. Прежде всего, шум влияет на ЦНС, вызывая у человека чувство нервного напряжения, беспокойства и раздражения, появление неврозов в 30% случаев, головной боли – в 80%. В результате длительного воздействия повышенных уровней шума развиваются сердечно-сосудистые заболевания, прежде всего, сосудистая дистония. Гастрит, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, другие хронические заболевания желудочно-кишечного тракта также характерны для лиц, длительное время находя­щихся в шумной обстановке. Существует достоверная связь между воздействием шума и нарушением обменных процессов в организме, понижением остроты слуха и зрения. В той или иной степени шум оказывает влияние на кору надпочечников, гипофиз, щитовидную железу, половые железы. Шум способствует повышению общей заболеваемости на 10-12 %. По мнению ученых, воздействие шума сокращает продолжительность жизни человека в больших городах на 8-12 лет.

Шум обладает кумулятивным эффектом, т.е. акустическое раздражение, накапливаясь в организме, все сильнее угнетает нервную систему. Несмотря на кажущуюся привычку к шуму, полная физиолого-биохимическая адаптация человека к шуму невозможна. Это означает, что шум совершает свое разрушительное действие, даже если человек к нему привык и как бы его не замечает.

Неслышимые звуки также могут оказывать вредное воздействие на организм человека. Так, инфразвуки, способные проникать в помещения даже сквозь самые толстые стены, способны влиять на психическую сферу человека, при этом затрудняются все виды интеллектуальной деятельности, ухудшается настроение, появляется ощущение ужаса, растерянности, тревоги, страха. Считается, что именно инфразвуками вызываются многие нервные заболевания жителей городов.

Исследованиями доказано воздействие шума и на растительные организмы. Так, растения близ аэродромов, с которых непрерывно стартуют реактивные самолеты, испытывают угнетение роста и даже отмечается исчезновение отдельных видов.

В целом ряде научных работ показано угнетающее действие шума (около 100 дБ с частотой звука от 31,5 до 90 тыс. Гц) на растения табака, где обнаруживали снижение интенсивности роста листьев, в первую очередь у молодых растений. Привлекает внимание ученых и действие ритмических звуков на растения. Исследования по изучению действия музыки на растения (кукуруза, тыква, петуния, циния, календула), проведенные в 1969 г. американским музыкантом и певицей Д. Ретолэк, показали, что на музыку Баха и индийские музыкальные мелодии растения отзывались положительно. Их габитус, сухой вес биомассы были наибольшими по сравнению с контролем. И, что самое удивительное, их стебли прямо-таки тянулись к источнику этих звуков. В то же время на рок-музыку и непрерывные барабанные ритмы зеленые растения отвечали уменьшением размеров листьев и корней, снижением массы, и все они отклонялись от источника звука, как будто бы хотели уйти от губительного действия музыки.

Растения, подобно людям, на музыку реагируют как целостный живой организм. Их чувствительными «нервными» проводниками, по мнению ряда ученых, являются флоэмные пучки, меристема и возбудимые клетки, расположенные в разных частях растения, связанные между собой биоэлектрическими процессами. Вероятно, этот факт – одна из причин сходства реакции на музыку у растений, животных и человека.

Вибрационное загрязнение – один из видов фи­зического загрязнения, связанного с воздействием механических колебаний твердых тел на объекты окружающей среды. Это воздействие может быть местным (колебания от ручных инструментов и оборудования, передаваемые к отдельным частям тела) и общим (колебания передаются всему организму в целом). Наиболее опасная частота общей вибрации лежит в диапазоне 6-8 Гц, поскольку она совпадает с собственной частотой колебаний внутренних органов человека, в результате сложения этих колебаний могут возникать явления резонанса с нарушением работы органов или даже их разрушением.

На рис. 4.1 представлена модель человека, состоящая из сосредоточенных масс, упругих связей (пружин) и диссипативных потерь, представленных на схеме демпферами.

Рис. 4.1 Резонансная модель систем и некоторых органов человека

Из схемы видно, что резонансные явления могут происходить с различными частями тела человека при разных частотах. При вертикальной вибрации резонанс органов брюшной полости наблюдается при частотах 4-8 Гц, головы – 25 Гц, при более высоких частотах 30-80 Гц происходит резонанс глазного яблока. Например, в первых полетах американских космонавтов при вибрации с частотой 50 Гц они не могли считывать показания приборов вследствие резонансной вибрации глаз.

Субъективное ощущение человеком вибрации зависит от возраста, общего состояния организма, тренированно­сти, индивидуальной переносимости, эмоциональной устойчивости, нервно-психического статуса, а также от характеристик вибрации (виброскорости, виброускорения, вибросмещения, частоты и амплитуды).

Вибрация вызывает изменение частоты пульса и артериального давления, оказывает влияние на эндокринную систему, вызывает нарушение различных обменных процессов, функций вестибулярного и зрительного аппарата.

Воздействие вибрации на организм человека зависит от амплитуды и частоты колебаний (табл. 4.2).

Таблица 4.2. Характеристика воздействия вибрации на организм человека

Наибольшее количество жалоб на неприятные ощущения и болезненные состояния при вибрационном воздействии предъявляют лица в возрасте от 31 до 40 лет (65,5% от числа обратившихся во врачебные учреждения), что указывает на наличие повышенной виброчув­ствительности этой возрастной категории населения.

Электромагнитное загрязнение также относится к физическим формам загрязнения окружающей среды и происходит в результате изменения ее электромагнитных свойств, приводящих к глобальным и местным геофизическим аномалиям и изменениям в тонких биологических структурах живых организмов.

Электромагнитный фон планеты определяется в основном электрическими и магнитными полями Земли, атмосферным электричеством, радиоизлучением Солнца и Галактики, а также накладкой на естественный фон по­лей от искусственных источников (линии электропередачи, радио и телевидение, промышленные высоко- и сверхвысокочастотные установки, антенные поля, системы наземной и спутниковой связи, радиолокации, телеметрии и радионавигации, другие источники). Напряженность электромагнитного поля Земли изменяется в зависи­мости от расстояния до поверхности планеты: на высоте 0 км она состав­ляет 130 В/м; 0,5 км – 50 и 12 км – 2,5 В/м.

В процессе эволюционного развития все живые организмы на Земле приспособились к определенным природным электромагнит­ным полям и вынуждены были выработать по отношению к ним не толь­ко защитные механизмы, но в той или иной степени включить их в свою жизнедеятельность. Поэтому изменение параметров электромагнитного поля (ЭМП) по отношению к естественному может вызвать у живых су­ществ микроорганические сдвиги, которые в ряде случаев перерастают в патологические.

Энергия, поглощенная единицей массы за единицу времени, служит основой дозиметрической оценки – так называемая удельная поглощенная мощность (SAR), измеряемая в ваттах на килограмм. Если длина волны соизмерима с размерами облучаемого биологического объекта или отдельных его органов, то наблюдаются явления резонанса и стоячих волн, что приводит к росту электромагнитного поглощения.

Биологический эффект электромагнитного облучения зависит от частоты, продолжительности и интенсивности воздействия, площади облучаемой поверхности, общего состояния здоровья человека и пр. Кроме того, на развитие патологических реакций орга­низма влияют:

Режимы генерации ЭМП, в том числе ам­плитудная и угловая модуляции;

Факторы внешней среды (температура, влажность, повы­шенный уровень шума, рентгеновское излучение и др.);

Некоторые другие параметры (возраст человека, образ жиз­ни, состояние здоровья и пр.);

Область тела, подвергаемая облучению.

Наиболее чувствительны к воздействию ЭМП люди с ослабленным здоровьем, в частности, страдающие аллергическими заболеваниями или имеющие склон­ность к образованию опухолей. Весьма опасно электромагнитное облучение в период эмбриогенеза и в детском возрасте.

В общем случае ЭМП может оказывать на живые организмы тепловое и информационное воздействие.

По мере увеличения поглощенной энергии (или плотности потока энергии воздействующего ЭМП выше 10 мВт/см 2) нару­шаются защитные механизмы, регулирующие температуру (термогенный эффект), что приводит к неконтролируемому повышению температуры тела. В этом случае наиболее уязвимы ткани с плохой циркуляцией крови и терморе­гуляцией (хрусталик глаза, семенные железы, желчный пузырь, участки желудочно-кишечного тракта). При этом появляются головные боли, раздражительность, сонливость, ослабление памяти и хронические поражения (у мужчин снижение тестостерона в крови, импотенция, у женщин – токсикозы беременности, патология родов).

Многие ученые объясняют влияние ЭМП на людей нарушениями информационно-управленческих процессов в организме, вызывающих перераспределение энергии, запуск хранящихся в организме программ и другим информационным воздействием.

К нетепловым (информационным) эффектам относятся:

1. Изменение ионной проницаемости клеточных мембран под действием слабоинтенсивных ЭМП, что может вызывать раковые заболевания, в частности лейкемию (рак крови).

На рис. 4.2 приведена зависимость риска заболевания лейке­мией от расстояния до телевышки (график отражает результаты 12-летнего обследования населения, проживающего в Бирминге­ме (Великобритания) вблизи телевышки высотой 240 м, вещаю­щей на 8 телеканалах общей мощностью 1000 кВт и на трех стереорадиоканалах суммарной мощностью 250 кВт).

2. Неблагоприятное воздействие слабоинтенсивных ЭМП на центральную нервную систему. Различают три степени воздейст­вия: легкую, которая характеризуется начальным проявлением астенического и нейроциркулярного синдромов; среднюю, когда симптомы указанных синдромов усилены и сочетаются с на­чальными проявлениями эндокринных нарушений; тяжелую, при которой усилена симптоматика нарушений функций централь­ной нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем чело­века и появляются разнообразные психические отклонения.

3. Влияние на сердечно-сосудистую систему, в том числе сни­жение артериального давления и замедление ритма сердца (брадикардия).

4. Демодулирующее действие. Наблюдались изменения элек­троэнцефалограмм и электрокардиограмм под воздействием высокочастотного излучения.

Рис. 4.2. Риск возникновения лейкемии в зависимости от расстояния

до телевизионной вышки (по вертикали указано, во сколько раз увеличилось число

заболеваний по сравнению со средним уровнем)

ЭМП радиочастотного диапазона могут вызывать в организме человека изменения со стороны нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной и пищеварительной систем, крови, обмена веществ и некоторых функций эндокринных желез. Биологическое действие ЭМП радиочастот зависит от частоты колебания волны. С повышением частоты, т. e. уменьшением длины волны, биологическое действие ЭМП становится более выраженным. Так, ЭМП длинных волн отличаются менее интенсивным воздействием на организм, чем коротких и ультракоротких.

Напряженность ЭМП вблизи линий электропередачи напряжением 500 кВ составляет 7,6-8,0 кВ/м, 750 кВ – 10-15 кВ/м. Неблагоприятные воздействия на организм могут проявляться уже при напряжении 1 000 В/м. При длительном воздействии СВЧ-излучений отмечаются изменения в формуле крови, помутнение хрусталика глаза (катаральные явления), трофические изменения (выпадение волос, ломкость ногтей, возрастание злокачественных новообразований, потеря массы тела и пр.).

Влияние ЭМП на организм прежде всего проявляется со стороны ЦНС. Психоневрологические симптомы выражаются постоянной головной болью, повышенной утомляемостью, ослаблением памяти, побледнением кожных покровов, анемией и обморочными состоя­ниями. Еще в 1986 г. суд американского штата Техас обязал электрическую компанию г. Хьюстона выплатить 25 млн долларов в качестве возмещения за ущерб, причиненный частной школе. На основании научных данных, суд сделал вывод: высоковольтная линия электропередачи, проходящая над территорией школы, создавала угрозу здоровью детей, и потребовал ее переноса вместе с возмещением ущерба здоровью детей.

Тепловое загрязнение является формой физического за­грязнения окружающей среды и характеризуется периодическим или длительным повышением температуры среды выше естественного уровня.

Тепловое загрязнение происходит в основном за счет сжигания топлива. Ежегодно в теплоагрегатах планеты сжигается огромное количество ископаемого топлива. Это сопровождается ежегодным выбросом в атмосферу более 22 млрд. т диоксида углерода, свыше 1 млрд. т других твердых, газо- и парообразных соединений и выделением 2 10 20 Дж свободной теплоты. Известно, что углекислый газ вместе с оксидами азота, метаном, водяными парами, хлорфторуглеводородами (ХФУ), озоном и другими веществами относится к парниковым газам – газам, задерживающим инфракрасное (тепловое) излучение Земли и создающим опасность повышения среднегодовых температур у поверхности нашей планеты вследствие так называемого парникового эффекта .

Предполагают, что к середине ХХI в. содержание углекислого газа в атмосфере удвоится, что неизбежно скажется на глобальном потеплении климата, которое оценивается величиной от 1,5 до 4°С. При этом че­рез юг Европы от Испании до Украины протянется полоса засушливого климата. Но севернее 50-й широты в Северной Америке и Евразии количе­ство осадков по мере потепления будет возрастать. Темпы опустынивания, ныне составляющие порядка 6 млн га в год, возрастут как в Азии, так и в Африке.

В настоящее время появились достаточно серьезные основания считать, что источником парниковых газов – диоксида углерода, метана и оксида азота, является не только сжигание ископаемого топлива. Недавно проведенные расчеты показали, что преобладающим источником парниковых газов оказалось нарушение жизнедеятельности микробных сообществ почв Сибири и части Северной Америки, связанное с интенсивной хозяйственной деятельностью в этих peгионах, глобальным загрязнением атмосферы и некоторы­ми другими факторами.

На процесс глобального потепления климата, вероятно, существенное влияние оказывает обнаруженное в 80-х годах прошлого столетия глобальное потемнение атмосферы . Оно происходит за счет поступления в атмосферный воздух аэрозолей (сажи, пыли неорганических соединений и др.), образующихся в процессах сжигания любого топлива. Частицы пыли создают в верхних слоях атмосферы экран, который задерживает часть солнечной энергии, поступающей на Землю. Исследования из космоса показывают, что благодаря этому явлению охлаждается поверхность океана в Северном полушарии планеты и других регионах. Это приводит к изменению атмосферных процессов, уже начались засухи в Африке и мощные муссонные наводнения в Азии.

Климатологи предупреждают, что глобальное потемнение атмосферы может привести к двойному усилению глобального потепления со всеми вытекающими последствиями.

Кроме того, американские и британские специалисты пришли к выводу, что климат Земли меняется также за счет повышения влажности воздуха. За последние 30 лет влажность приземного слоя воздуха выросла на 2,2%. По прогнозам экспертов, при общем потеплении климата на один градус влажность возрастет на 6%. Используя температурные прогнозы Международной комиссии по изменению климата, ученые установили, что к 2100 г. влажность воздуха на планете возрастет на 24%. При повышении влажности ухудшается теплообмен между живыми организмами и окружающей средой, что чревато серьезными последствиями для всей биосферы.

Тепловое загрязнение окружающей среды может приводить не только к глобальным, но и к локальным негативным последствиям. Наиболее ярким примером локального теплового загрязнения атмосферы является тепловое загрязнение крупных городов, где зимой температура в центре города на 3-4°С выше, чем на его окраине. Локальное тепловое загрязнение характерно также для крупных водоемов, куда сбрасываются теплые охлаждающие воды ГРЭС, крупных предприятий, станций очистки сточных вод городов, что может приводить к серьезным изменениям в биосфере.

Световое загрязнение – это форма физического загрязнения, связанная с периодическим или продолжительным превышением уровня освещенности местности за счет использования источников искусственного света.

Основным источником световой энергии на Земле является Солнце, суммарная радиация которого в средних широтах составляет 4,6 кДж/см 2 в сутки. Приходящая на земную поверхность солнечная радиация создает для ее обитателей определенный световой режим, составляющим которого является прямой и рассеянный свет. Соотношение между ними закономерно изменяется в зависимости от географической широты местности. В по­лярных районах преобладает рассеянная радиация, составляющая около 70% лучистого потока, а в экваториальных областях она не превышает 30%. Это обусловлено большей проходимостью лучей прямой ра­диации через более тонкий слой атмосферы.

Экологически значимыми являются следующие параметры света: продолжительность воздействия (долгота дня), интенсивность (в энергетических единицах), качественный состав лучистого потока (спектральный состав). Все живые opганизмы тонко реагируют на изменение длительности светового воздействия, они способны ощущать совершенно незначительные изменения соотношения светового и темного периодов суток. Эта способность организмов реализована в таком общебиологическом явлении, как фотопериодизм , который связан с феноменом биологических часов, образуя легкоприспособляемый механизм регулирования функций организма во времени. Фотопериодизм проявляется в разделении живых существ на две большие группы по времени активности – на дневных и ночных; организмы длинного и короткого дня. Продолжительность светового дня влияет на продолжительность менопаузы для насекомых; сезонность у растений и динамику их роста; развитие зимнего пушного покрова у зверей; цикличность половой активности, плодовитость, миграцию и т. д.

Интенсивность света управляет всей биосферой, влияя на первичное продуцирование органического вещества организмами-продуцентами. Качественные показатели света в экологическом отношении весьма существенны. В зависимости от высоты Солнца над горизонтом прямая ради­ация содержит от 28 до 43% фотосинтетически активной радиации (ФАР). Значительно больше ее в рассеянном свете, где ФАР достигает 50-60 % при облачном небе и 90% – при безоблачном, главным образом за счет увеличения доли сине-фиолетовых лучей, рассеиваемых атмосферой. В целом примерно половина солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли, приходится на ФАР в диапазоне волн 0,38-0,72 мкм. Другая ее половина не поглощается и не ассимилируется в процессе фотосинтеза.

Спектральная область поглощения солнечной радиации зелеными листьями и другими живыми организмами включает ультрафиолетовые, ви­димые и инфракрасные лучи. Видимый участок спектра обусловил появление у животных и растений ряда важных приспособлений. У зеленых растений сформировался светопоглотительный комплекс, при помощи которого осуществляется процесс фотосинтеза, возникла яркая окраска цветков; у животных появилось цветовое зрение, окраска покровов и отдельных частей тела.

Световой фактор четко определяет морфологические, физиологические и другие признаки живых организмов, вертикальные и суточные миграции, их поведенчес­кие реакции.

Ультрафиолетовые лучи практически полностью по­глощаются первыми слоями клеток покровных тканей и способствуют синтезу в организме вита­мина D. Однако длительное и мощное воздействие больших доз ультрафиолетового излучения может вызывать разрушение по­кровных клеток, индуци­ровать повышенное образование пигмента меланина и способствовать развитию злокачественных новообразований.

Инфракрасные, или тепловые, лучи несут основное количество тепловой энергии. Нагревание организма происходит в основном за счет хорошего поглощения тепловой энергии водой, количество которой в живом органи­зме достаточно велико.

Загрязнение атмосферы выбросами промышленности и автотранспорта привело к значительному изменению интенсивности светового потока, а уничтожение озонового слоя в результате необрати­мых химических реакций в атмосфере привело к интенсификации ультрафиолетового излучения. Эти явления вызывают глобальные нарушения на всех уровнях биосферы, что будет более подробно рассмотрено в соответствующих главах.

К биоценотическому загрязнению , а точнее, нарушению относят изменение баланса популяции, факторы беспокойства, случайную или направленную интродукцию и акклиматизацию видов, неконтролируемый отлов, отстрел, браконьерство и др.

Ландшафтное загрязнение связано с вырубкой лесов, зарегулированием водотоков, карьерной и шахтной разработкой ископаемых, дорожным строительством, эро­зией почв, осушением земель, лесными и степными пожарами, урбанизацией и прочими факторами.

Введение

Загрязнение окружающей среды имеет практически такую же продолжительную историю, что и история человечества. Длительное время первобытный человек почти не отличался от остальных видов животных и в экологическом значении располагался в равновесии с окружающей средой. К тому же численность была невелика.

С течением времени в итоге развития людей, их умственных возможностей, человеческий род выделился: стал первым видом живых существ, который несет потенциальную опасность равновесия в природе.

Можно считать, что «вмешательство человека в природные процессы за это время выросло не менее чем в 5000 раз, если это вмешательство вообще можно оценить» Кормилицын В.И. и др. Основы экологии - М.: ИНТЕРСТИЛЬ, 1997..

На каждой ступени развития человек был связан с окружающим миром. Но с тех пор, как появилось индустриальное общество, производство, вмешательство человека в природу усилилось - оно стало грозить стать глобальной опасностью для человечества. Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию.

Целью реферата - определить виды и тяжесть антропогенного воздействия человека на природу Земли, масштабы таких экологических воздействий.

загрязнение антропогенный экологический

Понятие загрязнения окружающей среды

Под загрязнением окружающей среды следует понимать изменение свойств среды (химических, механических, физических, био), происходящее в результате естественных или искусственных процессов и приводящие к ухудшению функций среды по отношению к любому биологическому или технологическому объекту Войткевич Г. В., Вронский В. А. Основы учения о биосфере.- М.: Просвещение, 1989.

Применяя разные составляющие окружающей среды в своей деятельности, человек изменяет её свойство. Нередко это выражаются в неблагоприятной для окружающей среды форме.

Загрязнение окружающей среды выражается в поступлении в нее вредных веществ, могущих нанести ущерб здоровью человека, неорганической природе, растительному и животному миру или стать помехой в той или иной человеческой деятельности Википедия - свободная энциклопедия.

Распознают естественные загрязнения (извержение вулкана, разлив рек) и загрязнения, появляющиеся в результате действий человека (антропогенные).

Значительная часть отходов ядовита для микроорганизмов или накапливается в различных областях окружающей среды.

Загрязнение атмосферы

Загрязнение атмосферы происходит двумя путями - естественным и искусственным. Естественных источником загрязнения окружающей среди считаются различные извержения вулканов, пылевые бури, пожары, разложение биоматериала.

Про искусственный источник загрязнения атмосферы (да и не только атмосферы, но и почвы, и воздуха) остановимся отдельно и рассмотрим подробно.

Искусственными источниками - их еще называют «антропогенными» - являются промышленность, транспорт, установками нагрева воздуха. Объем каждого источника в общем загрязнении воздуха зависит от места расположения.

Наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Их станции и оборудования выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ, частицы и соединения ртути и мышьяка, хлор, аммиак, сероводород, оксиды азота, фтор, соединения фосфора. А также цементные заводы. Газы попадают в воздух в результате сжигания горючего, отопления, переработки отходов.

По данным ученых, ежегодно в мире в результате деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд. тонн оксидов углерода, 190 млн. тонн оксидов серы, 65 млн. тонн оксидов азота, 1,4 млн. тонн хлорфторуглеродов (фреонов), органические соединения свинца, углеводороды, в том числе канцерогенные (вызывающие заболевание раком) Хорев Б.С. Проблемы городов. - М.: Мысль,1975..

Существуют несколько источников образования загрязнений:

Сжигание горючих материалов

Промышленные производственные процессы

Природные источники.

Рассмотрим основные вредные примеси антропогенного происхождения Давиденко И.В. Земля - твой дом. - М.: Недра. 1989..

Оксид углерода. Концентрация оксида углерода в городском воздухе больше, чем любого другого загрязнителя. Но этот газ не имеет ни цвета, ни запаха, ни вкуса, поэтому наши органы чувств не в состоянии обнаружить его. В воздух этот газ попа дает с выхлопными газами и выбросами промышленности. Оксид углерода приводит повышению температуры на планете и созданию «парникового эффекта».

Диоксид углерода - бесцветный газ со слегка кисловатым запахом и вкусом. Образуется при сгорании любых видов топлива. Оказывает такой же эффект ан атмосферу, как и оксид углерода - нагревает температуру воздуха, из-за чего на планете развивается «парниковый эффект».

Сернистый ангидрид - бесцветный газ с острым запахом, легко растворимый в воде. Применяется для беления шерсти, при консервировании, как дезинфицирующее средство, в холодильной технике из-за легкой конденсируемости. Выделяется при получении серной кислоты, при сжигании содержащего серу топлива в кузницах, котельных. Вызывает кашель, насморк, слезотечение, чувство сухости в горле, наносит вред растениям. Разъедает известняк и некоторые камни. И.К. Малина, А.А. Каспаров. БСЭ - 1969-1978

Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65 % от общемирового выброса Энциклопедия «Я познаю мир» (Экология).

Серный ангидрид (или оксид серы) - легколетучая бесцветная жидкость с удушающим запахом Википедия. В результате окисления образуется раствор серной кислоты, оказывающий негативное влияние на почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Растения, растущие близ предприятий, осуществляющих такие выбросы, покрыты пятнами, образованными каплями кислоты.

Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида Наша Планета; Москва; 1985 год..

Сероводород и сероуглерод. Сероводород - бесцветный газ с характерным запахом тухлых яиц. Попадают совместно с другими серными соединениями. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество таких выбросов, поступающих в атмосферу, составляет порядка 20 млн. тонн в год Монин А. С Шишков Ю. А. Глобальные экологические проблемы. -- М.: Знание, 1991.

Оксиды азота - газ, красно-бурого цвета, с характерным острым запахом или желтоватая жидкость 11 . Основными источниками являются топливные электростанции, двигателей внутреннего сгорания и в процессе травления металлов азотной кислотой. Воздействует в основном на дыхательные пути и легкие, а также вызывает изменения состава крови, в частности, уменьшает содержание в крови гемоглобина. Чаще имеет состояние смога.

Соединения фтора. Многие зубные пасты содержат фтор, который необходим для укрепления зубов и десен. В Российской Федерации разработана система нормативов по фтору для питьевой воды для разных климатических зон. Определены также его концентрации для теплых и холодных сезонов. Несмотря на видимую пользу, соединения фтора оказывает негативное воздействие на атмосферу. Источниками загрязнения являются предприятия по производству различных видов эмали, керамики, алюминия, стекла, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газа или пыли. Соединения характеризуются токсическим эффектом.

Соединения хлора. Чаще встречаются как примесь молекулы хлора и соляной кислоты. Возникает на химических производствах соляной кислоты, пестицидов, красителей, соды.

В расчете на 1 тонну передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода Данилов-Данильян В.И. «Экологические проблемы: что происходит, кто виноват и что делать?» М.: МНЭПУ, 1997 г..

Кроме газообразного загрязнения, атмосфера постоянно пополняется большим количеством твердых частиц - это пыль, копоть и сажа. Немалую угрозу несет загрязнение среды тяжелыми металлами. Свинец, ртуть, медь, кадмий, никель и многие другие постоянно присутствуют в воздухе промышленных центров Е. А. Криксунов, В.В. Пасечник, А.П. Сидорин «Экология» Издательский дом «Дрофа» 2005.

Наибольшую опасность для атмосферы Земли представляют аэрозоли - жидкие и твердые частицы, находящиеся в воздухе. Твердые частицы аэрозолей особенно опасны для организмов, а у людей вызывают заболевания. Внешне такие загрязнения представляют себя в виде дыма, тумана.

По данным природоохранных исследований в атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 куб. км аэрозольных частиц при производственной деятельности людей.

Источниками аэрозольных загрязнения чаще всего являются ТЭС, использующие уголь высокой зольности, металлургические, цементные, сажевые заводы. Еще один путь для появления аэрозольного загрязнения атмосферы являются промышленные отвалы - «отвал, искусственная насыпь из пустых пород, извлеченных при подземной разработке месторождений угля и других полезных ископаемых, насыпь из отходов или шлаков от различных производств и сжигания твёрдого топлива.» Википедия

Естественно, все помнят и о фреонах, использующихся как хладагенты в быту, в растворителях и т.д. Именно их ученые всего мира считают причиной образования озоновых дыр в атмосфере. Это влечет за собой рост раковых заболеваний кожи людей, потому что известно, что озон поглощает ультрафиолет Солнца