Конспект лекций Экология

Итак, разрушают озон хлор- и фторзамещённые углеводороды и оксид азота NO2 от сверхзвуковых самолётов, летающих в стратосфере, а также четырёххлористый углерод и метилхлороформ. Образование озона ускоряется NOи NO2 , выделяющимися при сжигании топ-

лива и полетах реактивных самолетов ниже стратосферы:

NO +2O2 → NO2 +O3 ,

2NO2 +2O2 → N2O5 +O3 .

Следовательно, образование озона происходит, главным образом, в тропосфере, а разрушение – в стратосфере (рис. 6).

Рис. 6. Факторы, влияющие на озоновый слой [по: Ревелль П., Ревелль Ч., 1995]

Но даже если предположить, что эти противоположные процессы компенсируют друг друга, то вследствие перемещения озона из одного слоя атмосферы в другой могут происходить нарушения естественного равновесия. Последствия этого пока неизвестны. Однако весьма вероятно, что этим разрушается защитный экран Земли.

В США, на долю которых приходилась половина всего мирового выброса хлор- и фторуглеводородов, в 1979 г. использование их в аэрозолях было запрещено законом. Однако применение этих соединений в холодильниках и кондиционерах после некоторого снижения в 70-х гг. вновь возросло.

61

Международная конференция по этой проблеме (Монреаль, 1987) приняла резолюцию сократить выпуск хлорфторуглеводородов к концу века на 50 %. В материалах Конференции ООН в Рио-де- Жанейро (1992) отмечено, что есть основания для беспокойства по поводу разрушения стратосферного озонового слоя Земли. Несмотря на Монреальский протокол, общее содержание разрушающих озоновый слой веществ в атмосфере продолжает увеличиваться. Это свидетельствует о том, что принятые соглашения, если и выполняются, то не всеми странами. В связи с этим правительствам всех стран предлагается ратифицировать или принять Монреальский протокол и поправки к нему 1990 г. Это означает, что развитые страны должны в кратчайшие сроки сделать взносы в Венский и Монреальский целевые фонды по озоновому слою и содействовать передаче технологий замены хлорфторуглеводородов развивающимся странам.

6.4. Кислотные дожди

Другим видом загрязнения атмосферы, не признающим государственных границ, являются оксиды серы и азота. Во многих странах (вначале в Скандинавии, а затем в США, Канаде, Северной Европе, Японии и др.) учёные обнаружили, что дождевая вода, казалось бы, самая чистая в природе, содержит большое количество кислот.

Оксиды серы и азота в атмосфере – основная причина кислотных дождей. Оксиды серы поступают в воздух при сжигании ископаемых видов топлива, содержащих серу, первое место среди которых занимает каменный уголь (до 90 %), на втором месте – нефть, значительно уступает им газ. Оксиды азота NOx также образуются

при сжигании топлива, а дополнительным крупным их источником является автомобильный транспорт (рис. 7).

Рис. 7. Количество выбросов оксидов серы и азота в атмосферу от различных источников

62

В 1983 г. тепловые электростанции при сжигании угля и нефти выбросили в атмосферу 16,8 млн т серы, или 87 % всех оксидов серы, выброшенных в том же году. При сжигании угля и нефти образуются

2SO2 +O2 →2SO3 .

Образовавшаяся трёхокись реагирует с водяным паром, образуя серную кислоту:

SO3 +H2O →H2SO4 .

Серная кислота присутствует в воздухе в виде лёгкого тумана, состоящего из крошечных капель.

При сжигании топлива выбрасываются в атмосферу также оксиды кальция и железа, которые вступают в реакцию с серной кислотой, образуя твёрдые частички сульфатов кальция и железа:

CaO +H2SO4 →CaSO4 +H2O ,

Feo3 +3H2SO4 →Fe(SO4 )3 +3H2O.

Количество содержащихся в городском воздухе твёрдых частиц сульфатов и капелек серной кислоты может достигать 20 %. Ветер разносит эти загрязнения за сотни километров от места их выброса, образуются туманы и смоги. Оксиды азота окисляются в воздухе до диоксидов, которые тоже растворяются в капельках воды, образуя азотную кислоту:

2NO +O2 →2NO2 ,

4NO2 +2H2O +O2 →4HNO3 .

Эти две кислоты (H2SO4 и HNO3 ), а также их соли и обусловливают выпадение кислотных дождей. На растения, почву и воду выпадают также сухие частицы в виде солей.

Естественная дождевая вода имеет слабокислую реакцию (pH ≈6) , так как находится в контакте с CO2 (естественный компонент атмосферы) и растворяет её, образуя слабую угольную кислоту:

CO2 +H2O →H2CO3 .

Однако дожди, выпадающие в Новой Англии, например, имеют иногда рН=4 – весьма необычное явление для дождевой воды. В других регионах мира часто наблюдаются дожди с рН ниже 4 (рис. 8).

63

Спектр влияния кислотных дождей очень широк. Прежде всего, они сказываются на популяциях рыб в озёрах, особенно высокогорных, где вода стала кислой. По данным 1975 г., в США 51 % озёр имели рН воды меньше 5, в 90 % этих озёр рыба полностью отсутствовала. Правда, трудно предположить, что такая вода может сильно влиять на взрослых рыб. Скорее всего, низкий рН препятствует размножению рыб, убивая икру.

Вероятно также снижение развития фитопланктона, а следовательно, и кормовой базы для рыб. Снижение численности рыб влечёт за собой исчезновение животных, которые питаются рыбой: белоголового орлана, гагар, чаек, норки, выдры и др. Численность земноводных (лягушек, жаб, тритонов), возможно, тоже сокращается.

Кроме того, подкисленные воды лучше растворяют различные минералы. Ртуть, содержащаяся в природных водоёмах, в кислой среде может превратиться в ядовитую монометиловую ртуть. Подкисление воды в источниках водоснабжения может приводить к растворению в трубах токсичных металлов, которые могут попасть в питьевую воду. Так, в одном из районов Нью-Йорка подкисленная питьевая вода, простоявшая в трубах целую ночь, растворила свинец, и его содержание в воде превысило допустимые нормы.

Кислотные дожди разрушают строительные материалы (растворы, гипс, камень и др.), реагируя с кальцием и магнием, входящими в их состав; усиливают коррозию строительных конструкций из железа и других металлов. Шведские специалисты обнаружили высокую корреляцию между кислотными дождями и коррозией стали.

Конечно, кислотные дожди отрицательно влияют и на наземные экосистемы. Несомненно, что они – одна из причин деградации лесов. По имеющимся данным, например, в Чехословакии серьёзно повреждены деревья на 200 тыс. га лесов именно в тех местах, где интенсивно сжигают бурый уголь с высоким содержанием серы. В Польше погибшие деревья в районах, где используется бурый уголь, обнаружены уже на 500 тыс. га. То же самое отмечено в Австрии, Швейцарии, Швеции, Германии, Голландии, Румынии, США и других странах. Кислотные дожди могут высвобождать из почв токсичный для растений алюминий.

Твёрдые частицы и оксиды серы, действуя совместно, вредно влияют и на здоровье людей. Серная кислота, растворяясь в каплях воды, образует едкий туман, вызывающий аллергию и другие заболевания. Частицы сульфатов железа могут создавать дополнительный канцерогенный потенциал в городском воздухе.

65

Предотвращение последствий кислотных дождей – непростая проблема. В Швеции и США в порядке эксперимента было предпринято известкование озёр. Известняк содержит карбонат кальция, который уменьшает кислотность воды и создаёт некоторый резерв сопротивляемости – буферную ёмкость:

CaCO3 +H2SO4 →CaSO4 ↓+H2O +CO2 ↑.

Известкование можно применять и для снижения кислотности почв в лесах. В Шварцвальде (Германия) в одном из лесов в почву внесли смесь сульфата магния (800 кг га1) и известняка (2270 кг га1). После такой обработки повреждённые деревья стали «выздоравливать».

Для борьбы с кислотными дождями используются те же технические средства, что и для ограничения выбросов оксидов серы и азота в атмосферу. Очистные установки различных конструкций хорошо известны. В 1982 г. Норвегия, Финляндия и Швеция предложили уменьшить выброс в атмосферу серы на 30 %. К ним присоединились Дания, Германия, Швейцария, Австрия, Канада. Великобритания и Франция отказались от таких обязательств. Канада же поставила целью снизить выбросы оксидов серы на 50 %.

В настоящее время по сравнению с 1975 г. выброс в атмосферу оксидов серы, несмотря на принятые меры, уменьшился примерно на 20 %. Многие источники и промышленные объекты, выбрасывающие оксиды серы, за этот период были просто перенесены из одного места в другое. Не следует забывать и о том, что при сжигании угля и в других промышленных производствах образуется большое количество твёрдых частиц. Транспортные средства также выбрасывают в воздух частицы солей свинца, капельки углеводородов, что обусловливает фотохимический смог.

Основные «поставщики» оксидов азота – выхлопные газы от автомобилей. Для борьбы с ними применяются каталитические конверторы и усовершенствованные двигатели. В США эти меры используются довольно широко, но в Европе пренебрегают контролем за выхлопными газами, хотя европейская автомобильная промышленность располагает необходимыми технологиями, и на автомобили, экспортируемые в США, защитные устройства устанавливаются.

66

Вопросы и задания

1.Что такое парниковый эффект и какие газы относят к парниковым?

2.В чём заключается назначение озонового слоя для нашей планеты?

3.Накопление каких загрязняющих веществ в атмосфере приводит к истощению озонового слоя?

4.Перечислите основные последствия кислотных осадков.

Лекция 7 ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ СИТУАЦИЯ И ЗДОРОВЬЕ НАСЕЛЕНИЯ

7.1. «Здоровье», «окружающая среда». Кто здоров в России

Согласно определению ВОЗ (Всемирной организации здравоохранения), под здоровьем понимается не только отсутствие болезней и физических недостатков, а состояние полного физического, психологического и социального благополучия.

Юридические аспекты этого понятия отражают возможности реализовать право личности и общества на обладание и распоряжение здоровьем.

Социально-экономические аспекты рассматриваются как кри-

терии физического и интеллектуального потенциала общества для создания материальных и духовных ценностей.

Сэкологической точки зрения, болезнь можно рассматривать как недостаточную адаптацию организма к среде, отрицательную реакцию на её неблагоприятные воздействия.

Имеются данные, что состояние здоровья людей на 50–52 % зависит от образа жизни, на 20–25 % – от генетических факторов, на 18–20 % – от состояния окружающей среды и на 8–12 % – от уровня развития здравоохранения.

Сантропогенными факторами связывают появление совершенно новых техногенных болезней.

Особенности воздействия факторов окружающей среды привели

ксущественным изменениям показателей здоровья населения, которые заключаются в том, что наблюдаются новые закономерности в распространении и характере патологий человека, иначе протекают демографические процессы.

67

Конечно, 100 % здорового населения нет ни в одной стране мира, но в России до 1987 г. большинство населения имело более крепкое здоровье. Здесь в первую очередь играли свою роль социальноэкономические условия:

а) бесплатное государственное здравоохранение; б) дешёвые лекарства; в) доступный отдых, санитарно-курортное лечение;

г) система оздоровительных пионерских лагерей, детсадов, студенческих баз отдыха;

д) достаточные пенсии; е) натуральное питание, не было «подпольного» изготовления

некачественных продуктов, соков, минеральных вод, лекарств, косметики.

Увеличилась загрязнённость ОПС в более чем 80 городах России. Загрязнённость по отдельным загрязнителям составляет более

10ПДК.

Внастоящее время, когда медицина победила основные эпидемические инфекционные заболевания, роль здравоохранения в предотвращении болезней снизилась. Профилактика заболеваний зависит от социально-экономической политики государства и собственно поведения человека. На здоровье человека оказывают влияние индивидуальные приспособительные реакции каждого члена общества с его социальными и биологическими функциями в определённых условиях конкретного региона.

Здоровый организм постоянно обеспечивает оптимальное функционирование всех своих систем в ответ на любые изменения ОПС. Но по отношению к действию любого фактора существует физиологический предел выносливости, за пределами которого будет угнетаться здоровье человека.

Например, в условиях города на здоровье человека влияют пять основных групп факторов: жилая среда, производственные факторы, социальные, биологические факторы и индивидуальный образ жизни.

7.2.Вещества и факторы, вызывающие различные группы заболеваний

Вещества, отрицательно действующие на организмы и ведущие к заболеваниям, объединяются в несколько групп.

Канцерогены (лат. канцер – рак, генезис – происхождение) – вызывающие злокачественные новообразования. Известно около 500 веществ, наиболее сильные – бензапирен, УФ-лучи, рентгеновские лучи, радиоактивные изотопы, эпоксидные смолы, нитриты, нитрозамины, асбест.

69

Мутагены (лат. мутацио – изменение) – вызывают изменение числа и структуры хромосом. Это рентгеновские лучи, гамма-лучи, нейтроны, бензапирен, некоторые вирусы.

Тератогены (греч. тератос – чудовище, урод) – вещества, вызывающие пороки индивидуального развития, уродства. Тератогеном может быть любой фактор, действие которого превышает допустимый уровень. Это все мутагены и такие загрязнители, как пестициды, удобрения, шум.

Иногда отдельно выделяют эмбриогены вещества, вызывающие нарушения эмбрионального развития (тератогены, мутагены, алкоголь, наркотики).

Опасные для здоровья органические вещества.

1.Галогенированные углеводороды (один или несколько атомов углерода замещены галогенами):

−поливинилхлорид (ПВХ) – второй по важности полимер после полиэтилена, из него изготавливаются трубы, жалюзи, оконные рамы, скатерти, тара, игрушки. Большая опасность связана с его сжиганием: образуются крайне ядовитые вещества (диоксины, хлористый водород, выделяются тяжёлые металлы, которые используются как стабилизаторы при производстве ПВХ). ПВХ вызывает особую форму рака печени и винилхлоридную болезнь, проявляющуюся в поражении кожи, костей и конечностей. Долгое время винилхлорид считался безвредным и использовался как газ-носитель в аэрозолях и для наркоза;

−полихлорированные бифенилы (ПХБ) – широко применя-

ются в электротехнической промышленности, так как имеют хорошие изоляционные свойства. Способны накапливаться в различных органах (почках, печени), в материнском молоке. В 1968 г. на японской фабрике произошла утечка ПХБ, химикат попал в резервуар с рисовым маслом, затем в торговую сеть и на птицефабрику, в результате 100 тыс. кур и 1000 человек отравились. У людей это проявляется в виде кожных заболеваний – хлоракне – изменение кожных пигментов

уноворождённых, длительные гнойные процессы, поражение печени, ЦНС;

−ДДТ (дихлордифенилхлорэтан) – данное соединение было синтезировано в 1874 г., а в 1939 г. были обнаружены его инсектицидные свойства. В 70-х гг. ХХ в. его производство было запрещено, однако за текущий период в биосфере было распылено 15 млн т ДДТ,

70