Экология среды. Учебное пособие

РАЗДЕЛ 2

это совокупность механических колебаний. Вибрации могут, во-первых, способствовать звукоизлучению в окружающую среду и являться источником вредных, прежде всего инфразвуковых, волн; во-вторых, воздействуя непосредственно на скелет человека, передаваться с малым затуханием в любую точку организма и приводить даже при относительно малых уровнях вибраций к значительным последствиям, связанным с резонансными явлениями в организме человека.

Источниками вибраций являются транспортные средства, промышленные агрегаты, строительные машины и механизмы.

Воздействие вибраций на грунтовые массивы может приводить к изменению рельефа поверхности, ухудшению механической устойчивости пород, служащих основанием фундаментов зданий и инженерных сооружений. При длительном воздействии вибраций возникает явление «усталости» грунтов, материалов и строительных конструкций.

Электромагнитное загрязнение является результатом изменения электромагнитных свойств окружающей среды (электромагнитного фона). Электромагнитное поле – это особая форма материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между электрически заряженными частицами. В электромагнитном поле (ЭМП) электрическое поле порождает переменное магнитное поле, а магнитное поле порождает переменное электрическое поле. Поэтому электрическое и магнитное поля не существуют обособленно и независимо друг от друга. Электромагнитные колебания распространяются в пространстве в виде электромагнитных волн. Источниками естественных элекромагнитных полей (ЭМП) являются атмосферное электричество, солнечное и космическое излучения. Естественные изменения электромагнитного фона вследствие существенного изменения солнечной активности, магнитных бурь и других факторов называют электромагнитными аномалиями.

Научно-технический прогресс привел к тому, что уровень ЭМП, созданных человеком, в отдельных районах выше среднего уровня естественных полей в сотни раз. В городских условиях на население воздействует как суммарный электромагнитный фон, так и сильные электромагнитные поля от отдельных источников. Максимум электромагнитного фона приходится на интервал времени от 10 до 22 часов.

Тихонова .Н .И » Барабаш .В .Н

Экология среды » Курс лекций

РАЗДЕЛ 2

В городской среде на организм человека оказывают влияние электромагнитные поля, источниками которых являются различные генераторы и радиопередающие устройства, электрифицированные транспортные линии, линии электропередач (ЛЭП), трансформаторы, электротехнические устройства автоматики, в также приборы бытовой техники. К радиопередающим устройствам относятся и радиотелефонные системы с «сотовой» структурой. Выходная мощность базовых станций сотовой радиосвязи достигает 100 Вт, передатчиков автомобильной связи – 6 Вт, ручных радиотелефонов – 2 Вт. Для центра города максимум излучения от базовых станций приходится на период суток с 11 до 17 часов, для «спальных» районов – с 9 до 10 и с 19 до 20 часов.

Лица, профессионально связанные с радиотелефонами (персонал станций, связисты, диспетчеры, работники дорожной инспекции, пожарной охраны и др.), подвергаются облучению в течение рабочего дня. Непрофессиональные пользователи радиотелефонов – только во время телефонных переговоров, которое, по данным исследований, составляет 1,5 часа в сутки для 85 % пользователей.

Деревья, высокие кустарники и строительные конструкции существенно изменяют картину электромагнитного поля и оказывают экранирующий эффект. Рельеф местности, по которой проходит трасса, также может влиять на интенсивность электромагнитного поля. Повышение уровня местности по отношению к условной прямой, соединяющей основания двух соседних опор, приводит к приближению токонесущих проводов к поверхности земли и увеличению напряженности поля, а понижение уровня местности – к снижению напряженности поля. Таким образом, напряженность поля под ЛЭП и вблизи от нее зависит от напряжения на ней, а также от расстояния между проводами и точкой измерения.

Наиболее чувствительна к воздействию ЭМП нервная система человека. Ее функциональные нарушения влекут за собой нарушения других систем организма, в частности эндокринного аппарата, а также обменных процессов.

Особенно резкие нарушения под действием слабых ЭМП наблюдаются в формирующемся организме – эмбрионе – в период роста и развития. На этих стадиях биологические процессы могут быть не только нарушены, но и полностью подавлены. Резкие из-

РАЗДЕЛ 2

менения физиологических функций под действием слабых ЭМП происходят при патологических состояниях организмов человека и животных.

Радиоактивное загрязнение. Радиоактивное загрязнение представляет особую опасность для человека и среды его обитания. Явление радиоактивности связано с самопроизвольным распадом атомных ядер, приводящим к изменению их атомного номера или массового числа и сопровождающимся альфа-, бета- и гамма-излучениями. Альфа-излучение – поток тяжелых частиц, состоящий из протонов и нейтронов, который задерживается листом бумаги и не способен проникнуть сквозь кожу человека. Однако он становится чрезвычайно опасным, если попадает внутрь организма, где вызывает процессы ионизации и распада. Бета-из- лучение обладает более высокой проникающей способностью и проходит в ткани человека на 1–2 см. Гамма-излучение может задерживаться лишь толстой свинцовой или бетонной плитой.

Процесс самопроизвольного распада нестабильного атома называется радиоактивным распадом, а сам атом – радионуклидом. Время, за которое распадается в среднем половина всех радионуклидов данного типа, принято считать периодом полураспада соответствующего нуклида, а число распадов в секунду в радиоактивном образце – его активностью. Единицей измерения активности в системе СИ является 1 беккерель (Бк, Bq), который равен одному распаду в секунду. Количество энергии излучения, переданной тканям организма, называется дозой, а количество такой энергии, поглощенной единицей массы облучаемого тела, – поглощенной дозой, измеряемой по системе СИ в греях (Гр, Gy) (1 Гр = 1 Дж/кг) [6].

Радионуклиды разделяются на естественные (образовавшиеся на начальном этапе эволюции Земли и при последующих геологических процессах) и искусственные (полученные человеком в атомных реакторах и других энергетических установках). Основную часть облучения (более 80% годовой эффективной эквивалентной дозы) население земного шара получает от естественных источников радиации. Уровни земной радиации неодинаковы в разных районах и зависят от концентрации радио нуклидов вблизи поверхности. Аномальные радиационные поля природного происхождения образуются при обогащении ураном, торием некоторых типов гранитов и других магматических образований; на

Тихонова .Н .И » Барабаш .В .Н

Экология среды » Курс лекций

РАЗДЕЛ 2

месторождениях радиоактивных элементов в различных породах; при современном при вносе урана, радия, радона в подземные и поверхностные воды, геологическую среду. Высокой радиоактивностью часто характеризуются угли, фосфориты, горючие сланцы, некоторые глины и пески, в том числе пляжные.

Зоны повышенной радиоактивности распределены на территории России неравномерно. Они известны как в европейской части, так и в Зауралье, на Полярном Урале, в Западной Сибири, Прибайкалье, на Дальнем Востоке, Камчатке, северо-востоке.

Антропогенными источниками радиоактивных загрязнений среды являются радиоактивные аэрозоли, вносимые в атмосферу ядерными взрывами или предприятиями атомной промышленности, а также радиоактивные отходы, сбрасываемые в гидросферу или литосферу. Прежде всего к ним относятся радиоактивные отходы предприятий по добыче и обогащению урановой или ториевой руды, переработке ядерного горючего, получению металлов из ртутных концентратов, изготовлению тепловыделяющих элементов, регенерации ядерного горючего, а также при многих вспомогательных, ремонтных и дезактивационных работах.

Радиоактивное загрязнение биосферы при переработке ядерного горючего связано с наличием большого числа обстоятельств, возникающих вследствие отклонения от заданного технологического режима и сопровождающихся аварийными выбросами в окружающую среду радионуклидов. Помимо этого, при работе с делящимся материалом возможно накопление его критических масс, что чревато ядерным взрывом.

Одним из самых радиационно грязных мест на планете считается озеро Карачай под Челябинском. В него соседний с озером комбинат «Маяк» сбросил радиоактивных веществ в 100 раз больше, чем их попало в окружающую среду при аварии на Чернобыльской АЭС. В конце 90-х годов зона радиационного влияния озера начала распространяться в сторону речки Мишляк, которая через реки Теча, Тобол и Обь связана с Северным Ледовитым океаном.

Для бытовых и медицинских целей во всем мире широко используют потребительские товары, содержащие естественные радионуклиды. К ним относятся часы со светящимся циферблатом, содержащие радии, специальные оптические приборы, аппаратура, применяемая в аэропортах и при таможенном досмотре,

РАЗДЕЛ 2

аппаратура медицинской рентгеноскопии и др. В коммунальных условиях внешнее облучение может практически полностью определяться радиоактивностью строительных материалов. К таким материалам относятся некоторые разновидности гранитов, пемзы, а также бетона, при производстве которого использовались глинозем, фосфогипс и кальций-силикатный шлак, обладающие довольно высокой удельной радиоактивностью.

Вопросы для самопроверки

1. Что понимают под физическим загрязнением окружающей среды?

2.Что такое тепловое загрязнение? Каковы последствия теплового загрязнения?

3.Назовите источники электромагнитное загрязнения. Что называют электромагнитными аномалиями?

4.Что называют «шумовым загрязнением»? Как оно влмяет на здоровье людей?

5.Каковы техногенные источники радиоактивного загрязнения?

Литература: 1, 4, 7.

5. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ И КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ

План

1.Биологическое загрязнение.

2.Качество среды. Нормативы качества среды.

Биологическое загрязнение может быть случайным или вызванным деятельностью человека. Окружающая среда подвергается биологическому загрязнению, включающего в себя микробиологическое, вызванное бактериями и вирусами – возбудителями болезней и носящее характер эпидемий, и макробиологическое – животными и растениями, случайно либо ошибочно интродуцированными в новые экосистемы. Оно проявляется через проникновение в эксплуатируемые экосистемы и техноло-

Тихонова .Н .И » Барабаш .В .Н

Экология среды » Курс лекций

РАЗДЕЛ 2

гические устройства чуждых растений, животных и микроорганизмов. Разновидностью биологического загрязнения является

микробиологическое (бактериологическое) загрязнение. Бактериальное загрязнение – наиболее часто встречающееся в открытых и закрытых водоемов и почвах. Особенно сильно загрязняют среду предприятия, производящие антибиотики, ферменты, вакцины, сыворотки, кормовой белок, биоконцентраты и др., т.е. предприятия промышленного биосинтеза, в выбросах которых присутствуют живые клетки микроорганизмов. Бактериальные загрязнители по эпидемиологическому признаку классифицируются как патогенные и непатогенные. Бактериальное загрязнение может быть причиной опасных эпидемий. Так, В Дагестане в 1994 году причиной массового заболевания населения холерой стало загрязнение воды недостаточно очищенными сточными водами, содержащими возбудитель холеры.

Одним из способов бактериологического загрязнения окружающей среды является создание бактериологического оружия, воздействие которого может вызывать массовые инфекционные заболевания у животных и людей.

Наряду с прямым истреблением биологических ресурсов, их угнетением антропогенными загрязнителями во все больших масштабах начинает проявляться фактор непредумышленного расселения видов. С давних времен человек совершал путешествия, используя транспортные средства, и чем интенсивнее шла транспортировка грузов, тем больше видов животных и растений перемещались с одного континента на другой.

Результаты интродукции живых организмов в новую среду ведут не только к постепенному изменению распределения видов на планете, но и создают прецеденты их весьма неблагоприятного воздействия на естественные условия. Во-первых, это «демографический взрыв» интродуктированного вида, угнетающего другие виды в результате конкуренции, хищничества, паразитизма. Например, колорадский жук, первоначально распространенный в Скалистых горах Северной Америки, где он питался дикими пасленовыми растениями, был в 1920 г. обнаружен во Франции. Дальнейшее его распространение по всему миру произошло с развитием культуры картофеля. Во-вторых, перемещение видов часто становится причиной появления новых болезней и вспышек эпидемий. В 1938–1939 гг. в Бразилии в результате вспыш-

РАЗДЕЛ 2

ки малярии погибло более 12 тысяч человек. Выяснилось, что в 1929 г. из Южной Африки на самолете было завезено какое-то количество малярийных комаров, способных к размножению на открытых плесах вне леса и залетевших в жилища. Местные же малярийные комары размножались в затененных участках водоемов в лесах (вне мест постоянных поселений). В-третьих, в результате акклиматизации интродуцированные виды претерпевают изменения и могут перестроить сообщество аборигенных видов. Например, вселение в 1965 г. в систему водоемов Панамского канала чужеродного вида окуня привело к поеданию им популяций мелких местных рыб. В результате нарушения пищевых цепей началось цветение воды, массовое развитие зоопланктона, резко возросла вероятность вспышек малярийных заболеваний.

Из трех сфер обитания жизни на Земле – воздуха, воды и почвы – наиболее подвержена биологическому загрязнению гидросфера. Биогенное загрязнение воды вызывает усиленное развитие фитопланктона, приводящее к тому, что вода начинает «цвести». Под «цветением» воды понимают интенсивное развитие водорослей, в результате чего микроскопические организмы из-за своей массовости становятся видимыми и придают воде различную окраску. Если вода «цветет» сине-зелеными водорослями (характерными для умеренного и теплого климата), то в ней образуются токсичные вещества, качество воды ухудшается, появляются посторонние запахи, неприятный вкус. В результате вода становится непригодной для питья. В периоды отмирания большой массы микроили макрорастительности происходит еще более резкое ухудшение качества воды, снижается содержание растворенного кислорода, появляются неприятные запахи. Это явление (изменение качества воды в результате нарушения естественного хода биологических процессов) получило название вторичного (биологического) загрязнения.

Особо серьезные последствия возникают там, где к биологическому загрязнению добавляются химическое и тепловое. Такое сложное воздействие загрязнений окружающей среды привело к необходимости нормирования качества среды, т.е. к определению норм, или пороговых уровней, различных негативных воздействий, при которых они могут считаться относительно безвредными для здоровья.

Под качеством окружающей среды в широком смысле принято понимать степень соответствия природных условий потребно-

Тихонова .Н .И » Барабаш .В .Н

Экология среды » Курс лекций

РАЗДЕЛ 2

стям людей или других живых организмов. Нормирование качества среды – это установление предельных значений показателей качества, в которых допустимо изменение этих показателей. Нормирование качества среды обитания сводится к нормированию качества воды (питьевой или для полива земель), качества воздуха (атмосферного или в жилых и производственных помещениях) и качества почвы. При этом устанавливаются нормы безопасных для здоровья человека уровней воздействий техногенных факторов (химического, радиационного и других видов загрязнения) раздельно для воздуха, воды и почвы. Нормативы качества окружающей среды – это нормативы, которые установлены в соответствии с физическими, химическими, биологическими или другими показателями для оценки состояния окружающей среды при соблюдении которых обеспечивается благоприятная окружающая среда. К нормативам качества окружающей среды относятся нормативы предельных допустимых концентраций (ПДК) химических веществ и микроорганизмов. Нормативы ПДК химических веществ и микроорганизмов – это нормативы, которые установлены в соответствии с показателями предельно допустимого содержания химических веществ, в том числе радиоактивных и микроорганизмов в окружающей среде и несоблюдение которых может привести к загрязнению окружающей среды, деградации естественных экологических систем.

К нормативам биологических показателей состояния окружающей среды относятся виды и группы растений, животных и других организмов, используемых в качестве индикаторов состояния окружающей среды. Нормативами физических показателей состояния окружающей среды являются показатели уровней допустимых воздействий физических факторов.

Нормативы качества окружающей среды вводятся для оценки состояния окружающей среды в целях сохранения естественных экологических систем, генетического фонда растений, животных и других организмов. Чем меньше пороговая величина нормативов, тем выше качество окружающей среды.

Для учета влияния загрязнения на здоровье человека введены различные международные и национальные нормы, или нормативы. Норма загрязнения – это предельная концентрация содержания вещества в среде, допускаемая нормативными актами. В основе нормативов качества лежат три показателя: медицинский, технологический и научно-технический (рис. 2).

РАЗДЕЛ 2

Нормативы качества окружающей среды

Рис 2. Нормативы качества окружающей среды

Медицинский норматив имеет санитарно-гигиеническое назначение. Санитарно-гигиенические нормативы – совокупность показателей санитарно-гигиенического состояния компонентов окружающей среды (воздуха, воды, почвы и др.), определяемых величиной уровней их загрязнения, не превышение которых обеспечивает нормальные условия жизни и безопасность для здоровья.

Технологический норматив имеет экологическое назначение – способность технически и экономически обеспечить выполнение установленных нормативов. Определяет экологичность используемого сырья, технологий, готовой продукции.

Научно-технический норматив – показатель, определяющий вспомогательное назначение. Устанавливает наличие и возможности средств контроля величин, указанных нормами.

Медицинский показатель нормирует предельно допустимые значения параметров, отрицательно влияющих на человека и окружающую среду.

Тихонова .Н .И » Барабаш .В .Н

Экология среды » Курс лекций

РАЗДЕЛ 2

Наибольшее распространение в мире получили нормативы Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ). В нашей стране статус государственных стандартов в этой области получили предельно допустимые концентрации (ПДК), определяющие максимальный уровень присутствия химических загрязняющих веществ в воздухе, воде или почве.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) – санитарно-ги- гиенический норматив, определяемый как максимальная концентрация химических веществ в воздухе, воде и почве, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни не оказывает вредного влияния на здоровье человека и его потомства.

Различают ПДК максимально разовые и среднесуточные, ПДК для рабочей зоны (помещения) или для жилой зоны. Причем ПДК для жилой зоны устанавливается меньше, чем для рабочей зоны, так как в ней находятся наиболее уязвимые дети и старики.

Максимальная (разовая) концентрация ПДКмр – наиболее высокая из числа 30-минутных концентраций, зарегистрированных

вданной точке за определенный период наблюдения.

Воснову установления максимальной разовой ПДК положен принцип предотвращения рефлекторных реакций у человека.

Среднесуточная концентрация ПДКсс – средняя из числа концентраций, выявленных в течение суток или отбираемая непрерывно в течение 24 ч.

Воснову определения среднесуточной концентрации положен принцип предотвращения резорбтивного (общетоксического) действия на организм.

Предельно допустимые концентрации вредных веществ устанавливаются в различных средах.

Воздушная среда. В качестве определяющего показателя вред-

ности в воздушной среде принята направленность биологического действия вещества: рефлекторная или резорбтивная. Рефлекторное (органолептическое) действие – это реакция рецепторов верхних дыхательных путей – ощущение запаха, раздражение слизистых оболочек, задержка дыхания и т. п. Указанные эффекты возникают при кратковременном (остром) воздействии вредных веществ, поэтому рефлекторное действие лежит в основе установления максимальной разовой ПДК (ПДКмр). Принято, что в этом случае длительность воздействия вещества на организм составляет не более 20 минут.