Загрязнение окружающей среды и классификация загрязнителей

Загрязнение окружающей среды и классификация загрязнителей

Загрязнением в узком смысле считается привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение естественного уровня этих агентов в среде. Объектом загрязнения всегда является биогеоценоз (экосистема). Наличие вредных веществ приводит к нарушению в экологической нише. Это в свою очередь приводит к нарушению обмена веществ, снижению интенсивности ассимиляции продуцентов, а значит, и продуктивности биоценоза в целом.

Последствия загрязнения. Загрязнение может иметь ряд нежелательных последствий:

1. Неприятное и эстетически неприемлемое воздействие: неприятные запах и вкус, уменьшение видимости в атмосфере, загрязнение поверхности зданий и памятников;

2. Нанесение ущерба имуществу: коррозия металлов, химическое и физическое разрушение материалов, использованных для возведения зданий и памятников, загрязнение одежды, зданий и памятников;

3. Нанесение ущерба растительности и животному миру: снижение продуктивности лесов и продовольственных культур, вредное воздействие на здоровье животных, что приводит к их вымиранию;

4. Вред для здоровья человека: распространение инфекционных заболеваний, раздражение и болезни дыхательных путей, изменения на генетическом уровне, изменение репродуктивной функции, раковые заболевания;

5. Нарушение систем жизнеобеспечения на локальном, региональном и глобальном уровнях: изменения климата и снижение естественной скорости круговорота веществ и поступления энергии, необходимых для нормальной жизнедеятельности человека и других живых существ.

Факторы, определяющие тяжесть воздействия загрязняющих веществ:

1. Химическая природа, т.е. насколько они активны и вредны для определенного вида растений и животных.

2. Концентрация - содержание на единицу объема воздуха, воды, почвы.

3. Устойчивость -продолжительность существования в воздухе, воде, почве.

Загрязнения можно контролировать двумя способами:

1) Контроль на входе, препятствующий проникновению потенциального загрязнителя в окружающую среду или резко сокращающий его поступление. Например, примеси серы могут быть удалены из угля до его сжигания. Это предотвратит или резко снизит выбросы такого загрязнителя атмосферы, как диоксид серы, химического вещества, вредного для растений и нашей дыхательной системы.

До сих пор большинство попыток контроля загрязнения ограничивается контролем на выходе, сводясь скорее к лечению, а не к предотвращению болезни.

2) Контроль загрязнения на выходе направлен на ликвидацию отходов, уже попавших в окружающую среду. Проблемой такого подхода является то, что часто при удалении загрязняющего вещества из одного места оно проявляется в другом.

Выделяют естественное загрязнение, возникшее в результате мощных природных процессов (извержения вулканов, лесные пожары, выветривание и пр.), без какого-либо влияния человека; и антропогенное, являющееся результатом деятельности человека, иногда по масштабам воздействия превосходящее естественное.

Для того чтобы как-то оценить степень загрязнения природного объекта, требуется соотнести это загрязнение с нормированной величиной. Такой величиной является ПДК.

ПДК — предельно допустимая концентрация загрязнителя, которая не оказывает на человека и живые организмы прямого или косвенного вредного воздействия.

Различные типы загрязнения подразделяются на три основных: физическое, химическое и биологическое.

а) физическое (параметрическое) загрязнение среды, связанное с изменением качественных параметров ОС;

б) химическое (ингредиентное) загрязнение, представляющее собой совокупность веществ, чуждых естественным биогеоценозам;

в) биологическое загрязнение, заключающееся в воздействии на состав и структуру популяций и отдельных ее представителей — биологических агентов.

Физические загрязнения

Физическим загрязнением называют загрязнение, которое связано с изменением физических параметров среды: шумовых, радиационных, световых, температурных, электромагнитных, и т.п.

Шумовое загрязнение отрицательно воздействует на организм человека, вызывая повышенную утомляемость, снижение умственной активности, понижение производительности труда, развитие сердечно-сосудистых и нервных заболеваний. По мнению ученых, шум сокращает продолжительность жизни человека в больших городах на 8 — 12 лет. Физиолого-биохимическая адаптация человека к шуму невозможна!

Сильный шум является для человека физическим наркотиком. Поэтому часть людей и, прежде всего молодежь, увлекаясь современной музыкой с большой интенсивностью ее звучания, подвергает свое здоровье опасности вследствие воздействия на организм физического наркотика. Женщины менее устойчивы к сильному шуму, который быстрее приводит их к неврастении. А слабые бытовые шумы в доме, обусловленные плохой звукоизоляцией квартир, разрушительнее действует на нервную систему мужчин. Шум воздействует на человека и на производстве, и дома. Уровни шума, точнее уровни звукового воздействия, измеряются в децибелах (дБ).

Воздействие шума не проходит для организма бесследно; подобно яду, оно «накапливается» в нем. Кажущееся привыкание к чрезмерно громким звукам вовсе не исключает их вреда. Для человека практически безвреден шум в 20-30 дБ, 80 дБ — допустимая граница, 130 дБ вызывают болевые ощущения, а 150 — уже непереносимы. В средние века даже существовала казнь «под колокол», звон которого убивал приговоренного.

Шум вредит не только слуху. Ряд исследователей доказывает, что шум способен повысить кровяное давление, причинить ущерб сердечно-сосудистой системе, вызвать образование язвы и даже, возможно, усилить предрасположенность к инфекционным заболеваниям. Излишний шум затрудняет усвоение материала учащимися, становится причиной раздражительности, утомления, снижения производительности труда, повышения числа несчастных случаев, ошибок и даже порой провоцирует антисоциальное поведение некоторых людей с повышенной возбудимостью.

Электромагнитное загрязнение возникает в результате изменений электромагнитных свойств среды. Источниками служат высоковольтные линии электропередач, электроподстанции, антенны радио- и телепередающих станций, а в последнее время также микроволновые печи, компьютеры и радиотелефоны.

Воздействие электромагнитных полей (ЭМП) на окружающую природную среду изучено еще недостаточно. Биосфера Земли находится всего столетие под влиянием мощнейших по напряженности электрических и магнитных полей, источников искусственного электромагнитного излучения. Известно, например, отрицательное воздействие слабых по напряженности электромагнитных полей, формирующихся вокруг различных природных объектов (линз и жил воды, металлических полезных ископаемых, пустот, зон разломов в земной коре и т. д.). Так называемые геопатогенные (биопатогенные) зоны провоцируют серьезнейшие изменения в организме. Эти же аномальные явления используются человеком при поисках таких возмущающих объектов с помощью биофизических (биолокационных) методов (даузеры, лозоходцы). Рис. Шум от различных источников, дБ

О биологическом влиянии ЭМП опубликовано много материалов. Наблюдаемые при этом эффекты до сих пор не ясны, поэтому тема остается актуальной уже третье десятилетие. Отрицательное воздействие электромагнитных излучений разной частоты и интенсивности на организм человека и все живое на Земле периодически провоцируется Солнцем во время так называемых вспышек или магнитных бурь. Естественно, наложение искусственных электромагнитных полей на жизнь человека не остается для него бесследным. Работами А.Л. Чижевского в России показана выдающаяся роль Солнца в биоритмах растительного и животного мира. Установлено, что при длительном воздействии электромагнитных полей даже у здоровых людей отмечаются повышенная утомляемость, головные боли, чувство апатии и др.

По полученным данным можно предположить, что длительное воздействие слабых ЭМП заметно скажется лишь в 4-м — 10-м поколении. Однако известно, что у работающих за компьютерами до 6 часов в сутки, заболевания органов зрения, поражения ЦНС и сердечно-сосудистой системы происходит в 5 раз чаще, чем в контрольных группах. Не стоит также слишком часто пользоваться радио- и электроприборами (радиотелефоном и даже электробритвой), так как из-за воздействия ЭМП опасность заболеть раком крови возрастает на 20 — 40 %.

Радиоактивное загрязнение. Одним из видов физического загрязнения является ионизирующее излучение. Оно обладает энергией, достаточной для того, чтобы выбить один или более электронов из атомов и образовать положительно заряженные ионы, которые в свою очередь вступают в реакцию и разрушают ткани живых организмов. Примерами ионизирующего излучения являются ультрафиолетовое излучение Солнца и аппаратов ультрафиолетового облучения, рентгеновское излучение, нейтронное излучение, возникающее в ходе реакции ядерного деления и ядерного синтеза, а также альфа-, бета- и гамма-излучение, испускаемое радиоактивными изотопами. У некоторых веществ все изотопы радиоактивные (технеций, прометий, а также радиоактивны все элементы таблицы Менделеева, начиная с полония и кончая трансурановыми).

Ионизирующее излучение оказывает мощное мутагенное, эмбриотоксическое и тератогенное воздействие. При этом более чувствительны к нему высокоорганизованные организмы, в том числе человек, а наиболее устойчивыми являются микроорганизмы.

Громадный урон здоровью наносит загрязненность продуктов питания радиоактивными изотопами, причем особенно высокие концентрации могут быть в мясе, молоке, грибах.

Воздействие радиации сказывалось на всем протяжении длительной истории формирования жизни на Земле. Установлено, что радиоактивность любой интенсивности влияет на наследственность живых организмов. То есть, нет нижнего безопасного предела радиации для живых систем.

Радиоактивное излучение проникает через живые ткани подобно крошечным пулям. Оно не оставляет внешних следов и само по себе не ощущается, но способно разрушать молекулы в составе клеток. В больших дозах радиация может нанести им такой вред, что они перестанут делиться. Поэтому ее используют в радиотерапии для разрушения раковых опухолей. Однако если сильно облучить все тело, клеточное деление нарушится практически во всех тканях, а значит, станет невозможным нормальное обновление крови, кожи и т. д. Возникнет так называемая лучевая болезнь, которая может привести к смерти уже через несколько дней или месяцев после облучения. А очень сильная радиация способна полностью разрушить клетки и вызвать мгновенную гибель.

Радиация опасна и в низких дозах, так как может повреждать молекулы ДНК, т. е. генетический материал организма. Деление клеток с такой измененной (мутантной) ДНК иногда становится бесконтрольным и ведет к развитию злокачественных опухолей. Облучение яйцеклетки или сперматозоидов чревато врожденными дефектами у потомства. Все эти воздействия долгие годы могут никак не проявляться внешне. Основная опасность ядерных установок и заключается в том, что слабые дозы облучения, незаметно воздействуя на людей, повышают возможность возникновения у них раковых заболеваний и рождения неполноценного потомства.

Авария на Чернобыльской АЭС в 1986 году по своим глобальным последствиям является крупнейшей экологической катастрофой в истории человечества. Суммарный выброс радиоактивных продуктов в атмосферу оценивается в 77 кг (для сравнения — при взрыве атомной бомбы над Хиросимой было выброшено 740 г радионуклидов), причем большая часть их отмечалась в радиусе до 300-400 км от станции. Искусственными радионуклидами была загрязнена значительная часть европейской территории СНГ площадью более 100 тыс. км². В состав радиоактивных осадков вошло около 30 радионуклидов с периодом полураспада от 11 часов (криптон-85) до 24 100 часов (плутоний-239).

Воздействие ионизирующего излучения приводит к повреждению клеток человеческого организма двумя способами.

Различают воздействие радиации соматическое и генетическое.

Соматическое — вызвано прямым воздействием радиации на живой организм, начиная от значительного снижения средней возможности выживания и кончая мгновенной гибелью. Вызывает ожоги, выкидыши, гладкие катаракты, раковые заболевания костей, щитовидной и молочной желез, легких. Ионизирующее излучение вызывает острую и хроническую лучевую болезнь, тяжесть которой зависит от дозы облучения.

Генетическое — последствия облучения влияют на развитие и формирование половых клеток. Это мутагенное влияние радиации. Возникновение мутации обусловлено изменением хромосом и химическим нарушением генетического кода за счет появления в ядре половой клетки свободных радикалов, которые, реагируя с азотистыми основаниями, изменяют структуру генетического кода. В этом заключается специфика действия радиации на биообъекты. Генетически опасна доза радиации любой интенсивности.

Естественная доза облучения человека — 20-50 млрд/год (миллирад) (1 рентген = 1 рад). Предельно допустимая величина радиации для человека, по данным Международной комиссии по радиации, составляет 166 млрд/год. Смертельная доза одноразового облучения — 10 тыс. рад.

Максимальная тенденция к накоплению радиации преимущественно в своем организме (включая молоко, мясо) наблюдается у животных — ⁹⁰Sr, ¹³¹J.

К радиоактивному загрязнению относятся корпускулярное и электромагнитное излучения.

Корпускулярное — α -излучение. Это поток ионизированных атомов гелия, движущийся со скоростью, близкой к световой. Сюда же относятся нейтронные, космические лучи и некоторые ядерные частицы — нуклоны.

Электромагнитное — это рентгеновское (с длиной волны 10^-12-10^{-9 м) и гамма-излучение (с длиной вол}ны <10^{-12 м).}

Особо опасны радиоактивные изотопы с малым периодом полураспада (табл. 6). Это прежде всего изотопы ⁹⁰Sr, ¹³⁷Сs. Они геохимически близки к кальцию (стронций) и к калию (цезий). Живые организмы, поглощая кальций, накапливают и стронций в костных тканях. В мышечных тканях, помимо калия, накапливается и цезий.

Действие ионизирующей радиации на живые организмы зависит от физической природы радиации.

Световое загрязнение создается при нарушении естественного режима освещенности в результате воздействия искусственных источников света, приводит к аномалиям в жизни животных и растений.

Тепловое загрязнение является результатом повышения температуры среды, возникающем при отводе воды от систем охлаждения в водные объекты, при выбросе потоков дымовых газов или воздуха. Тепловое загрязнение водоемов приводит к последовательной смене видового состава биоценоза водорослей. Известны факты, когда сброс теплых вод создавал тепловой барьер для рыб на путях к нерестилищам. Отрицательное воздействие тепла на воздушную среду обнаруживается путем повышения тепловых градиентов температуры над городскими, сельскими агломерациями по сравнению с естественными природными экосистемами, что влечет за собой изменение энергетических процессов в атмо- и гидросфере в сельской и, особенно, в городской местности. Так, тепловое воздействие проявляется в ухудшении режима земной поверхности (термокарст, солифлюкция, наледи и др.) и условий жизни людей. Источниками теплового загрязнения в пределах городских территорий служат подземные газопроводы промышленных предприятий (140-160°С), теплотрассы (50-150°С), сборные коллекторы и коммуникации (35-45°С) и т. д.

Отрицательное воздействие на гидросферу обозначается ростом температуры воды, приводящим к уменьшению растворимости кислорода, что снижает активность всего биоценоза водных систем, к снижению процессов естественной минерализации органического вещества в водных системах, провоцирует рост активности сине-зеленых водорослей, еще более снижающих количество кислорода в водной среде. Некоторые живые организмы весьма чувствительны к колебаниям температуры.

Химическое загрязнение

Пары, газы, жидкости, аэрозоли, соединения, смеси при контакте с организмом человека могут вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования как в процессе контакта с ним, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

В настоящее время известно от 7 до 8,6 млн. химических веществ и соединений, из которых 60 тыс. находят применение в деятельности человека: 5500 — в виде пищевых добавок, 4000 — лекарств, 1500 — препаратов бытовой химии. На международном рынке ежегодно появляется от 500 до тысячи новых химических соединений и смесей.

Многие химические вещества обладают канцерогенными и мутагенными свойствами, среди которых особенно опасны 200 наименований (список составлен экспертами ЮНЕСКО): бензол, асбест, бенз(а)пирен, пестициды (ДДТ, алдрин, линдан и др.), разнообразные красители и пищевые добавки.

Химические вещества в зависимости от их практического использования классифицируются на:

— промышленные яды, используемые в производстве: органические растворители (дихлорэтан), топливо (пропан, бутан), красители (анилин);

— ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве;

— бытовые химикаты, применяемые в виде пищевых добавок, средства санитарии, личной гигиены, косметики и т. д.;

— отравляющие вещества (ОВ).

Об опасности веществ можно судить по критериям токсичности (ПДК — предельно допустимая концентрация в окружающей природной среде; ОБУВ — ориентировочный безопасный уровень воздействия для окружающей природной среды), по величине порогов вредного действия (однократного, хронического), порога запаха, а также порогов специфического действия (аллергенного, канцерогенного и др.).

Показатели токсичности определяют класс опасности вещества. Классификация вредных веществ по степени опасности включает четыре класса:

1-й — ЧО — чрезвычайно опасные вещества, для них ПДК < 0,1 мг/м³, например, свинец, ртуть имеют ПДК = 0,01 мг/м³;

2-й — ВО — высокоопасные вещества, ПДК = 0,1 - 1,0 мг/м³, например, марганец имеет ПДК = 0,3 мг/м³;

3-й — УО — умеренно опасные вещества, ПДК = 1,0-10,0 мг/м³, например, диоксид азота имеет ПДК = 2 мг/м³;

4-й — МО — малоопасные вещества, ПДК > 10 мг/м³, например, угарный газ имеет ПДК = 20 мг/м³.

 

Химическое загрязнение — это изменения в естественных химических свойствах природной среды, в результате которых заметно повышается количество каких-либо веществ для рассматриваемого периода времени, а также проникновение в среду веществ в концентрациях, превышающих норму (естественный фон). В табл. 7 показана роль наиболее распространенных элементов в организме человека.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что избыток наиболее распространенных элементов затрудняет обменные процессы в организме человека и является причиной многих заболеваний. Сложившийся естественный баланс совместного нахождения химических элементов в окружающей природной среде наследуют и живые организмы. Отклонения от этого баланса за счет химического загрязнения воздуха, воды, почвы по пищевым цепям передаются человеку и вносят дисбаланс в круговорот элементов в системе его организма.

Наибольшую проблему при химическом загрязнении окружающей природной среды создают некоторые ядохимикаты, с трудом выявляемые из-за их очень низких концентраций, но способные постепенно накапливаться в организме, вызывая многочисленные расстройства здоровья, в том числе рак.

Большинство из них принадлежит к одному из двух классов: тяжелым металлам или синтетическим органическим соединениям.

Химические загрязнители могут вызывать острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное, мутагенное и тератогенное действие. Рассмотрим влияние некоторых из них на организм человека.

Тяжелые металлы получили свое название благодаря высоким значениям атомной массы. Они способны накапливаться в растительных и животных тканях, оказывая токсичное воздействие. В небольших количествах некоторые тяжелые металлы необходимы для жизнедеятельности человека. Среди них — медь, цинк, марганец, железо, кобальт, молибден и другие. Однако увеличение их содержания выше нормы вызывает токсичный эффект и представляет угрозу для здоровья. Кроме того, существует около 20 металлов, не являющихся необходимыми для функционирования организма. Наиболее опасные из них — ртуть, свинец, кадмий и мышьяк.

Воздействие кадмия на организм приводит к нарушению работы почек и вызывает необратимые изменения в скелете. Кадмий представляет собой один из самых опасных токсикантов среды. Он опасен в любой форме — доза 30 — 40 мг может оказаться смертельной. Больше всего кадмия мы получаем с растительной пищей. Растения и грибы поглощают до 70 % кадмия из почвы, и 30 % из воздуха. Поскольку кадмий ядовит в малой дозе, то даже питье лимонада из сосудов, материал которых содержит кадмий, чревато опасностью. Из-за того, что однажды поглощенное количество кадмия выводится из человеческого организма чрезвычайно медленно (0,1 % в сутки), легко может происходить хроническое отравление организма. Самые ранние симптомы его — поражение почек, нервной системы, половых органов. Позднее возникают острые костные боли в спине и ногах. Типично также нарушение функции легких. Аккумуляцию кадмия в организме тормозит достаточное количество железа в крови, а большие дозы витамина Д действуют как противоядие при отравлении кадмием.

Свинец и многие его соединения используются в промышленности для изготовления некоторых сплавов, аккумуляторов, припоев, химической аппаратуры, защитных средств от ионизирующего излучения, в производстве хрусталя, а также в качестве красок (свинцовые белила), глазури для гончарных изделий и пр. Возможно отравление свинцом в быту при употреблении пищевых продуктов, хранящихся в посуде, покрытой изнутри свинцовой глазурью, а также при употреблении консервов, хранящихся в банках с добавлением свинца. Основным источником загрязнения среды свинцом является автотранспорт. Попадая в организм, свинец накапливается во многих органах и тканях, создавая депо: большая часть его откладывается в костях, вытесняя соли кальция из костной ткани. Кроме того, он депонируется в мышцах, печени, почках, селезенке, головном мозге, сердце и лимфатических узлах. Из депо свинец выделяется медленно, иногда в течение нескольких лет после прекращения контакта с ним. Для свинцовой интоксикации характерна так называемая «свинцовая колика», характеризующаяся резким спазмом сосудов, повышением артериального давления, спастико-атоническими явлениями в кишечнике, появлением судорожных припадков. Характерным также является развитие гипохромной анемии.

Не менее опасен и мышьяк. Помимо острого отравления, характеризующегося появлением металлического вкуса во рту, рвотой, сильными болями в животе, развитием острой сердечно-сосудистой и почечной недостаточности и появлением судорог, возможны хронические интоксикации. Так, потребление воды, содержащей более 0,1 мкг/л мышьяка, вызывает гиперпигментацию, кератоз и даже рак кожи.

Следует отметить, что для свинца смертельная доза при приеме внутрь составляет 20 — 50 г, солей ртути — 0,5 г. Для мышьяка — 0,06 — 0,2 г.

Кроме тяжелых металлов, особо опасными загрязнителями являются диоксины, которые образуются из хлор- и фтор -производных ароматических углеводородов, используемых при производетве бактерицидных и гербицидных препаратов. Диоксины практически не выводятся из почвы и водной среды. Они чрезвычайно токсичны для человека и животных даже в очень низких концентрациях. Вызывают поражение печени, почек, иммунной системы, обладают канцерогенным, тератогенным (образование уродств) и мутагенным действием. Формальдегид выделяется из прессованных плит, используемых в конструкции настилов полов, шкафов и другой мебели. Обладает выраженным эмбрио-токсическим действием, а также канцерогенным, тератогенным и мутагенным эффектами.

Бензапирен — содержится в загрязненном городском воздухе, выхлопных газах, сигаретном дыме. Является сильным канцерогеном.

Группа полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) образуется при неполном сгорании органических веществ, содержащих углерод и водород (например, при лесных пожарах и вулканических извержениях). Но основная их масса образуется при горении мусора, древесины, нефти. Обнаружены в табачном дыме, жареных, копченых и печеных пищевых продуктах. ПАУ насчитывают сотни соединений, они встречаются в воздухе, почве и воде и почти все являются канцерогенами.

Широкая химизация сельского хозяйства привела к активному применению для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур пестицидов и гербицидов, которые являются ядохимикатами и при контакте с человеком могут привести как к хроническим интоксикации, так и к острым отравлениям. Хлорорганические (ХОС) и фосфорорганические (ФОС) ядохимикаты при поступлении в организм внутрь, а также через дыхательные пути, слизистые и кожные покровы могут вызвать острые отравления, проявляющиеся рвотой, резкими болями в животе, повышением артериального давления, явлениями почечной и сердечно-сосудистой недостаточности, нарушениями со стороны ЦНС.

При химических загрязнения х атмосферный путь поступления токсичных веществ в организм человека является ведущим, так как в течение суток он потребляет около 15—25 кг воздуха, 2,5— 5 кг воды и 1,5—2,5 кг пищи. Кроме того, при ингаляции химические элементы поглощаются организмом особенно интенсивно. Так, свинец, поступающий с воздухом, абсорбируется кровью на 60 %, тогда как поступающий с водой — на 10 %, а с пищей — на 5 %.

Загрязнением атмосферы обусловлено до 30 % общих заболеваний населения промышленных центров.

Синтетические органические соединения. Все сложные молекулы в составе растительных и животных организмов — это природные органические вещества. Помимо них люди научились получать сотни тысяч органических (в основе которых лежит углерод) соединений, используемых для производства пластмасс, синтетических волокон, искусственного каучука, лакокрасочных покрытий, растворителей, пестицидов, защитных покрытий для дерева и многих других изделий химической промышленности. Такие вещества называют синтетическими органическими соединениями.

Многие из них настолько напоминают природные, что могут усваиваться организмом и взаимодействовать с некоторыми ферментами и другими системами. Именно они и создают проблемы. Организм может оказаться неспособным разлагать их или включать в метаболизм иным путем, т. е. они небиодеградирующие. В результате они нарушают его функционирование. При определенных дозах возможно острое отравление и смерть. Однако и небольшие дозы, получаемые на протяжении длительного периода, приводят к весьма неприятным эффектам, например канцерогенному (развитие рака), мутагенному (появлению мутаций) и тератогенному (врожденные дефекты у детей). Наиболее опасны галогенированные углероды (табл. 8) — органические соединения, в которых один или более атомов водорода замещены атомами хлора, брома, фтора или йода. Эти четыре элемента относятся к классу галогенов, отсюда и название веществ.

Наиболее распространены содержащие хлор, т. е. хлорированные, углеводороды (см. табл. 8). Их часто применяют при изготовлении пластмасс (например, поливинилхлорид), пестицидов (например, ДДТ), растворителей (например, тетрахлорфенол), электроизоляции (например, полихлорированные бифенилы, или ПХБ), пламегасящих веществ и многих других изделий.

Как тяжелые металлы, так и галогенированные углеводороды особенно опасны ввиду способности к биоаккумуляции, когда малые, кажущиеся безвредными дозы, получаемые в течение длительного периода, накапливаются в организме, создают в итоге токсичную концентрацию и наносят ущерб здоровью.

Биоаккмуляция происходит:

во-первых, из-за отсутствия биодеградации. Тяжелые металлы как простые элементы невозможно разрушить или преобразовать в ходе химических процессов. Хлорсодержащие углеводороды разлагаются при очень высокой температуре, но в большинстве случаев в организме нет ферментов, способных их расщепить;

во-вторых, эти вещества легко поглощаются, но если и выводятся, то очень медленно. Организм не способен освобождаться от них с мочой, поскольку тяжелые металлы прочно связываются с белками, а галогенированные углеводороды растворяются в жирах гораздо лучше, чем в воде.

В результате, поступая с пищей и жидкостями, эти вещества удерживаются и накапливаются в теле, как на фильтре. Биоаккумуляция может усугубляться в пищевой цепи, как показано на рис. 24. Организмы, находящиеся в ее основе, поглощают химикаты из внешней среды и аккумулируют их в своих тканях. Питаясь этими организмами, животные следующего трофического уровня получают исходно более высокие дозы, накапливаются более высокие концентрации и т. д. В результате на вершине данной пищевой цепи концентрация химиката в организмах может стать в 100 тыс. Раз выше, чем во внешней среде. Такое накопление вещества при прохождении через пищевую цепь называют биоконцентрированием.

При биоаккумуляции в пищевой цепи каждый следующий консумент получает более загрязненную пищу, чем предыдущий, и в свою очередь накапливает еще большие концентрации загрязнителя. Например, при прохождении через пищевую цепь, концентрация ДДТ может увеличиться в 10 млн. раз дозы, накапливаются более высокие концентрации и т. д. В результате на вершине данной пищевой цепи концентрация химиката в организмах может стать в 100 тыс. раз выше, чем во внешней среде. Такое накопление вещества при прохождении через пищевую цепь называют биоконцентрированием.

К большому сожалению, и биоаккумуляцию, и биоконцентрирование трудно заметить до достижения опасного уровня химиката. А тогда уже поздно что-либо предпринимать.

В начале 1970-х гг. произошел трагический эпизод, известный как болезнь Минаматы, продемонстрировавший возможность биоаккумуляции ртути и других тяжелых металлов. В середине 1950-х гг. в Минамате у кошек стали появляться судороги, за которыми следовал частичный паралич, а позднее кома и смерть. Сначала думали, что страдают только кошки, и особого внимания этому не придали. Однако когда аналогичные симптомы появились у людей, беспокойство сразу возросло. Кроме того, стали появляться случаи умственной отсталости, психические расстройства и врожденные дефекты. Со временем специалисты установили причину: острое ртутное отравление.

Химическое предприятие, расположенное неподалеку, сбрасывало содержащие ртуть отходы в реку, впадающую в залив, где рыбачили жители Минаматы. Оседавшую с детритом ртуть сначала поглощали бактерии, а затем она концентрировалась в пищевой цепи, попадая через рыб к кошкам и людям. К тому времени, когда ситуация была взята под контроль, погибли около 50 человек и еще 150 получили серьезные заболевания костей и нервной системы.

Ситуацию осложняют и синергические эффекты. Ядохимикаты редко встречаются по отдельности, а два или более ядов, действуя совместно, дают эффект, во много раз превосходящий сумму действий каждого из них. Это явление называют синергизмом. Чрезвычайно опасный синергический эффект обнаружился совсем недавно. Некоторые галогенированные углеводороды и, возможно, другие химикаты (один фактор) ослабляют иммунную систему, в результате чего организм становится более подверженным действию инфекций и паразитов (второй фактор).

 

Биологическое загрязнение

Биологическое загрязнение — это случайное или связанное с деятельностью человека проникновение в эксплуатируемые экосистемы и технологические устройства чуждых им растений, животных и микроорганизмов (бактериологическое). Основными источниками биологического воздействия являются сточные воды предприятий пищевой и кожевенной промышленности, бытовые и промышленные свалки, кладбища, канализационная сеть, поля орошения и др. Из этих источников разнообразные органические соединения и патогенные микроорганизмы попадают в почву, горные породы и подземные воды.

Особенно загрязняют среду предприятия, производящие антибиотики, ферменты, вакцины, сыворотки, кормовой белок, биоконцентраты и др., т. е. предприятия промышленного биосинтеза, в выбросах которого присутствуют живые клетки микроорганизмов. К биологическому загрязнению можно также отнести преднамеренную и случайную интродукцию, чрезмерную экспансию живых организмов. Так, в городах наличие свалок, несвоевременная уборка бытовых отходов привели к численному росту синантропных животных: крыс, насекомых, голубей, ворон и др.

Полученные в последние годы данные позволяют говорить об актуальности и многогранности проблемы биобезопасности. Так, новая экологическая опасность создается в связи с развитием биотехнологии и генной инженерии. При несоблюдении санитарных норм возможно попадание из лаборатории или завода в окружающую природную среду микроорганизмов и биологических веществ, оказывающих весьма вредное воздействие на биотические сообщества, здоровье человека и его генофонд.

Чрезвычайно опасными являются биологические загрязнения, которые вызываются патогенными микроорганизмами, Такие эпидемии, как холера, оспа, чума вызываются бактериями; грипп, СПИД — вирусами. Также одним из видов биологического загрязнения окружающей природной среды является создание бактериологического (биологического) оружия, которое способно вызвать массовые инфекционные заболевания людей и животных чумой, холерой, сибирской язвой и другими болезнями, даже попадая в их организм в ничтожно малых количествах. Многие бактерии способны образовывать споры, которые могут сохраняться в почве в течение десятилетий.

В отдельную группу стоит отнести лекарственные загрязнения. Некоторые лекарственные препараты даже в терапевтической дозе оказывают неблаготворное влияние на организм человека. Такие препараты, как амидопирин, фенацетин запрещены к производству, так как являются выраженными канцерогенами. Антибиотики тетрациклинового ряда обладают ототоксическим эффектом. При неправильном подборе дозы, они, поражая слуховой нерв, вызывают глухоту. А прием тетрациклина во время беременности может вызвать глухоту у новорожденного ребенка. Кроме того, многие антибиотики поражают биоценоз кишечника и других внутренних сред организма, вызывая дисбактериозы и кандидозы.

К особому виду загрязнений относятся загрязнения внутренней среды организма за счет использования в пищу нетрадиционных продуктов питания, в том числе белка микробного происхождения, выращенного на различном сырье. В качестве микроба-продуцента предлагают к использованию условно-патогенные грибы кандида альбиканс, а в качестве среды культивирования — нормальные парафины нефти. В этом случае внутренняя среда организма человека может подвергнуться загрязнению нетрадиционными для не