Глава 4 антропогенное воздействие на окружающую среду 4.1. Классификация видов загрязнения

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.

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 0,01-0,1 мкм, как правило, вы­

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

В соответствии с существующей ныне классификаци­ей все отходы делятся на отходы производства и отходы потребления.

По агрегатному состоянию отходы делятся на жидкие, твердые и газообразные.

По степени влияния на окружающую среду отходы бывают безвредными и токсичными. Последний критерий классификации отходов считается весьма условным, так как учитывает воздействие веществ только на живые ор­ганизмы и человека в частности.

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. Если до 7 % промышленных отхо­дов в развитых странах поступает на вторичное исполь­зование, то коммунальные отходы и их переработка пред­ставляют в настоящее время неразрешимую 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 м² площади, поэтому свалки за­нимают во всем мире сотни тысяч гектаров земель, прак­тически выведенных из сельскохозяйственного оборота. Для захоронения КО ежегодно требуются все большие 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 -

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 в нее реакционноспособных химических веществ, не свойственных ей, а также 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

196

человечество находится под угрозой воздействия 40-50 тыс. химических соединений разного класса, 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 осмо- форное 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.

197

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 аспергил- лезы, 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 участ-

ников 221 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 ЦНС, 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 фермы, 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, следствием манипуляций с генами может быть генетическая эрозия - потеря части генома и замещения 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.

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. - 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 а- и (3-частиц и нейтронов, а квантовое - у-квантов и рентгеновского излучения.

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

• космического излучения (вклад в среднюю годовую дозу 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 Зв (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 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, приборы бытовой техники (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 органов. Прежде всего, шум влияет на центральную нервную систему, вызывая у человека чувство нервного напряжения, беспокойства и раздражения. В настоящее время расстройство нервной системы стало типичным за­болеванием. Английские врачи считают, что каждая тре­тья женщина и каждый четвертый мужчина в мире стра­дают неврозами вследствие воздействия шума. По мнению

французских медиков, каждый пятый пациент психиа­трических лечебниц лишается рассудка из-за длительно­го воздействия шума разного происхождения. Шуму при­писывается 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 %.

Вибрационное загрязнение - это один из видов физи­ческого загрязнения, связанного с воздействием механи­ческих колебаний твердых тел на объекты окружающей среды. Это воздействие может быть местным (колебания от инструментов, оборудования и прочее, 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.

Субъективное ощущение вибрации человеком 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. При длительном воздействии вибрации возможно развитие так называемой вибрационной болезни, выра­жающейся в патологических изменениях ряда органов и систем, а также глубоких нарушениях со стороны цен­тральной нервной системы.

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 на-

{ земной и спутниковой связи, радиолокации, телеметрии и радионавигации, другие источники).

В процессе эволюционного развития все живые орга­низмы на Земле приспособились к определенным измене­ниям природных электромагнитных полей 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 микро- органические сдвиги, которые в ряде случаев перераста­ют в патологические. Напряженность электромагнитно­го поля Земли изменяется в зависимости от расстояния от поверхности планеты: на высоте 0 км она составляет 130 В/м; 0,5 км - 50 и 12 км - 2,5 В/м.

ЭМП радиочастотного диапазона могут вызывать в орга­низме человека изменения со стороны нервной, сердечно­сосудистой, 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. е. 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, потеря массы тела и пр.).

Влияние ЭМП на организм прежде всего проявляет­ся со стороны центральной нервной системы. 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 • 1020 Дж свободной теплоты. Известно, что углекислый газ (С0₂) 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 XXI 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 -