Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Биоэкология. Учебное пособие
.pdf
Недостаточное внимание к проблемам диоксинов способствовало
чрезмерному развитию технологий, поставляющих их в природу, что
привело:
– к загрязнению больших территорий в аграрном секторе;
– к появлению диоксинов в продуктах питания;
– загрязнению водоемов;
– к выбросам этих ксенобиотиков в атмосферу.
Человечество не может отказаться от химической промышленности
или от использования автомобилей, но его
долг предельно уменьшить
негативное влияние различных ксенобиотиков, включая диоксины, на
окружающую среду.
По своей природе загрязнения подразделяются на несколько
групп.
Физические – связанные с изменением физических параметров
среды (температуры – тепловое загрязнение; радиационных параметров – радиационное, радиоактивное, волновых параметров (световое,
шумовое).
Физико-химическое – единственная форма –
нение,
т.е. загрязнение воздуха мелкодисперсными, жидкими и твер-
аэрозольное загряз-
дыми веществами (например: смог).
Фотохимический туман (смог) – представляет собой многоком-
понентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного
происхождения.
Фотохимический смог возникает в результате фотохимических
реакций:
1) при наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота
и серы, углеводородов и других загрязнителей (озон
, многочисленные
органические соединения, называемые в совокупности фотооксидантами);
2) интенсивной солнечной радиации;
3) безветрия, или очень слабого обмена воздуха в приземном слое
при мощной и повышенной инверсии.
Существует несколько видов смога.
1. Сухой смог Лос-Анджелесского типа (рис. 26), возникающий
в результате фотохимических реакций, которые происходят в газовых
выбросах под действием солнечной радиации
; устойчивая синеватая
дымка из едких газов без тумана.
2. Влажный смог Лондонского типа – сочетание тумана с примесью
дыма и газовых отходов производства.
61
3. Ледяной смог Аляскинского
типа – смог, образующийся при
низких температурах из пара отопительных систем и бытовых газовых выбросов.
Воздействие смога крайне
опасно для
носной
дыхательной и крове-
системы человека и часто
является причиной преждевременной смерти городских жителей с
ослабленным здоровьем. Аэрозольное загрязнение опасно проникно-
Рис. 26. Сухой смог Лос-Андже-
лесского типа
вением в альвеолы, так как частицы
менее 3,3 мкм могут вызвать отравление. У людей с хроническими
заболеваниями легких может возникнуть приступы болезни, например,
такие болезни как астма.
Различают еще один вид
загрязнений, влияющих на окружающую
среду – это биологическое загрязнение, оно связано с внесением и
размножением нежелательных для человека микроорганизмов, а также
с проникновением или внесением в экосистемы обычно там отсутствующих организмов.
Загрязнение микроорганизмами является микробиологической
формой биологического загрязнения. Загрязнение биогенными веще-
ствами называется биотической формой биологического загрязнения
(выделения, органические тела).
К биологическому загрязнению относят: вирусы, гельминты,
простейшие и наиболее опасные возбудители инфекционных заболеваний, которые имеют различную устойчивость в окружающей
среде. Болезнетворные микроорганизмы могут находиться в атмосфере, в почве, в воде, в других живых организмах, в том числе и в
теле человека.
Попадая в организм человека биологические загрязнители вызывают
ряд инфекционных заболеваний, а также влияют на все системы
организма, поражая их. Наибольшую опасность для человека представляют реки, пруды, озера и прочие открытые водоемы. Во многих
случаях именно они становятся причинами эпидемий дизентерии, холеры, брюшного тифа. Болезнетворные микроорганизмы попадая воздушно- капельным путем вызывают грипп, дифтерию, корь.
62
Загрязнители, обитающие в почве и вызывающие такие болезни
как ботулизм, столбняк, некоторые грибковые заболевания, попадают
в организм человека при повреждении кожных покровов либо при
нарушении правил гигиены.
7.4. ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ВРЕДНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
Согласно данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ)
ежегодно в мире умирает 7 млн человек от загрязнения атмосферного
воздуха вредными веществами
. Загрязнения воздуха является главной
причиной возникновения онкологических заболеваний.
Вредные вещества (ВВ) – это те вещества, которые при сверхнормативном содержании в биосфере могут вызывать отклонения в развитии организмов, в том числе и в их последующих поколениях.
Независимо от путей, какими они поступают в биосферу, они оказывают влияние на все
ее компоненты – 1-й закон Коммонера гласит,
все связано со всем. Отходы, размещаемые в литосфере, загрязняют
поверхностные и подземные воды, а также выделяются в атмосферу.
Загрязнители атмосферы осаждаются на земную поверхность, попа-
дают в водные объекты. Кроме того, по трофическим цепям в экологических системах они попадают в
организм человека.
Вредные вещества подразделяют на группы по отрицательному
воздействию на организмы: вещества, обладающие:
– токсическим действием (токсиканты) – вещества, отравляю-
щие различные органы организма (ртуть, свинец, мышьяк, хлорорганические соединения, ПХБ);
– канцерогенным действием (канцерогены) – вещества, вызывающие при определенных условиях образование злокачественных
образований (хлорорганика, бензапирен, диоксины, мышьяк, кобальт);
– мутагенным
действием (мутагены) – вещества, вызывающие
наследственные изменения (мутации в генах). Большинство канцерогенов является и мутагенами, это многие пестициды, ртуть, и радионуклиды;
– тератогенным действием (тератогены) – вещества, вызываю-
щие повреждение зародышей организмов с развитием ВПР. К ним относятся: некоторые вирусы, мышьяк, кадмий;
63
– аллергенным действием (ал-
FF
лергены) – вещества, вызывающие
повышенную чувствительность организма к какому-нибудь соединению с
тяжелыми реакциями (например, анафилактический шок).
При воздействии нескольких
вредных веществ на организм человека происходит аддитивное действие
(эффекты воздействия двух и более
веществ складываются).
12
аддитивное действие;
При усилении действия одного ВВ
другим, происходит потенцирование
, а явление называют СИ-
.
12FF
синергизм;
Рис. 27. Клиническая картина
анафилактического шока (отека
Квинкве)
действия
НЕРГИЗМОМ
В качестве примера синергетиков можно привести оксиды серы и
азота. Вещества взаимно усиливают действие друг друга. Все вредные
вещества по своей степени токсичности подразделяются на
опасности
.
4 класса
Первый класс – чрезвычайно опасные вещества;
Второй класс – высоко опасные вещества;
Третий класс – умеренно опасные вещества;
Четвертый класс – малоопасные вещества.
В табл. 2 приведены примеры веществ, относящихся к классу опасности по отношению к воздуху и воде.
Таблица 2
Вредные вещества по классам опасности
Класс опасности По отношению к воздуху По отношению к воде
Первый класс
Второй класс
бензапирен, диоксины, соединения ртути и свинца,
пентаоксид ванадия
диоксид азота, формальдегид, сероводород, мышьяк
бензапирен, ртуть, ряд пестицидов
катионы свинца, натрия,
кадмия, нитриты (↑АД)
64
Окончание табл. 2
Класс опасности По отношению к воздуху По отношению к воде
Третий класс
Четвертый класс
оксид азота, диоксид серы,
сажа, уксусная кислота
ары бензина, аммиак, ацетон, спирт этиловый
катионы меди, хрома, аммиак, бензин
нефть, фенол, хлорид-ионы
7.5. НОРМИРОВАНИЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ
В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ
Содержание вредных веществ нормируется предельно допусти-
мой концентрацией (ПДК).
Предельно допустимая концентрация (ПДК)
– это максимальное
содержание вредного вещества в окружающей среде, которое при длительном воздействии не оказывает прямого или косвенного отрицательного влияния на организмы, включая их последующие поколения.
ПДК В.В. разрабатываются медицинскими и санитарно-гигиени-
ческими учреждениями на основе прямого тестирования на живых организмах (крысы, мыши, рыбы, кролики) и после утверждения государственными органами приобретают законодательную силу.
7.5.1. НОРМИРОВАНИЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ
АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ
В
Нормативное качество атмосферного воздуха должно обеспечи-
ваться в его
приземном слое (на высоте 2 м) в любой точке каждого
населенного пункта. Таким образом, воздух населенных пунктов считается
нормативно чистым, когда содержание каждого из присут-
ствующих в нем вредных веществ не превышает установленные
для них
среднесуточные предельно допустимые концентрации
(ПДК с.с.)
ПДК с.с. –
средняя концентрация В.В. в пробах воздуха населенного пункта, отобранных в одной точке в течении суток. Норматив устанавливается для предотвращения у человека хронических заболеваний
за счет вредных веществ, присутствующих в атмосферном воздухе.
Для веществ, вызывающих у человека быстрое острораздражающее
действие на организм, дополнительно к ПДК с.с. устанавливается
ПДК м.р.
65
ПДК м.р. – максимально разовые предельно допустимые концен-
трации. Это максимально допустимое содержание вредных веществ в
пробе воздуха населенных мест, отбираемой в интервале 20 мин.
Норматив устанавливается для предотвращения у человека рефлекторных реакций, за счет вредных веществ, присутствующих в атмосферном воздухе. Выражаются в мг вещества на 1 м
3
воздуха (мг/м3).
Для большинства В.В. значения ПДК м.р. выше значений ПДК с.с.
При одновременном присутствии в воздухе населенных пунктов
вредных веществ, входящих в группу веществ, обладающих потенцирующим действием друг на друга (диоксид серы и азота) применяется
правило
ужесточения их допустимого содержания в воздухе в соот-
ветствии с уравнением:
СС
12
ПДК ПДК
12
.... 1.0
Условие, по которому сумма отношений концентраций каждого из
этих веществ к своему ПДК не должна превышать единицы.
7.5.2. НОРМИРОВАНИЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПОЧВЕ
Нормирование обеспечивается также по ПДК вредных веществ, содержащихся в слоях почвы. Многие из попадающих в почву ВВ накапливаются уже в верхнем, плодородном слое и способны длительно
удерживаться в нем. Это тяжелые металлы, мышьяк, радионуклиды,
диоксины, пестициды, нитраты, все виды нефтепродуктов (резко действуют на продуктивность почв). Контроль в первую
очередь прово-
дится на сельскохозяйственных территориях.
Нормирование обеспечивается согласно «ГОСТ 17.4.2.01–81.
Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния». В документе описаны требования по отбору проб: на каждом
участке отбирают несколько точечных проб и формируют из них объединенные пробы. Отбор производится на глубине 20 см. ПДК почв
выражается
При необходимости качество почв контролируется по
гическим
кишечной палочки) и
в мг вещества на 1 кг сухой почвы (мг/кг).
бактериоло-
(содержание почвенных микроорганизмов, бактерий группы
эпидемиологическим показателям (наличие
жизнеспособных яиц и личинок гельминтов).
66
7.5.3. НОРМИРОВАНИЕ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ
В ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ
Характеристикой первичного негативного действия ВВ называется
ЛПВ – лимитирующий показатель вредности. ЛПВ устанавливается
нормативно для вредных веществ, присутствующих в почве и воде.
Прямое поступление в организм человека содержащихся в почве
веществ происходит редко. Вредные вещества поступают в организм
человека через контактирующие среды (вода, воздух) или по трофическим цепям: почва – растения - животное - человек. Эти особенности
отражаются в 4 видах ЛПВ:
Миграционно-водный показатель – демонстрирует опасность пе-
рехода ВВ из почвы в грунтовые и поверхностные воды;
Миграционно-воздушный показатель – указывает на опасность
перехода ВВ из почвы в атмосферу;
Транслакационный показатель – указывает на опасность перехо-
да вредных веществ из почвы через корневую систему в плоды и массу
растений;
Общесанитарный показатель – характеризует влияние загряз-
няющих веществ на почвенные микробиоценозы.
Природные Воды содержат 9 основных химических соединений
(катионы Na, Ca, Mg, K, Si, анионы Cl, SO
, CO3, NO3) составляют
4
99 % всех водорастворимых солей. Наличие микро- и следовых эле-
ментов в сумме составляют менее 1 % от общей массы этих солей, широко меняющееся в зависимости от геохимических условий.
Основными санитарно-гигиеническими нормативами, определяющими безопасность воды по содержанию вредных веществ для человека и водных биоценозов являются значения
для каждого вредных веществ, содержащегося в ней. Для воды ПДК
измеряется в мг/дм
3
.
ПДК, устанавливаемые
ПДК должны обеспечиваться в контрольных створах водных объектов. Они устанавливаются природоохранными органами на основании «Действующих правил охраны поверхностных вод от загрязнения».
Для рек
веществ должны соблюдаться на
на 1 км выше по течению реки от водозабора
хозяйственно-питьевой категории: ПДК всех вредных
участке, отстоящем не менее, чем
.
Для рыбохозяйственных объектов створ устанавливается не да-
лее, чем в 500 м от места поступления сточных вод в водный объект.
67
Так как водные организмы более чувствительны к действию вредных веществ, чем теплокровные животные и человек, для каждого
вредного вещества устанавливается
ПДК х.п.
бытового использования и
– для водных объектов хозяйственного и культурно-
ПДК р.х. – для рыбохозяйственных водое-
два ПДК:
мов. Почти везде ПДК р.х. жестче, чем ПДК х.п.
При поступлении в водный объект нескольких в-в действие которых потенцируется в его контрольном створе должно опять соблюдаться условие:
СС
12
ПДК ПДК
12
.... 1.0
.
Это правило применяется к веществам
I и II класса опасности.
Необходимо также проводить бактериологический контроль. Бак-
териологический контроль
осуществляется с целью охраны населения от различных заболеваний, передающихся через воду посредством
болезнетворных микробов (палочек). В качестве бактериологического
показателя загрязненности воды используют
личество кишечной палочки в 1 дм
индекс должен быть
не более 3.
3
воды. Для питьевой воды – коли
коли – индекс – это ко-
Нормативные требования к качеству воды водных объектов первой
и второй категорий водопользования практически совпадают.
Одинаковы для них и ЛПВ:
1. Органолептический признак: обнаруживается органами чувств
человека с конкретизацией характера изменения качества воды: цвета,
запаха, вкуса.
2. Санитарно-токсикологический: указывает на то, что данное
вещество наиболее опасно по возможному влиянию на организм человека.
3. Общесанитарный признак: показывает, что данное вещество
опасно прежде всего ухудшением общесанитарного состояния водного
объекта.
Для объектов
рыбохозяйственного назначения используют еще
2 вида ЛПВ:
Токсикологический – указывает, что вещество является токсикан-
том по отношению к водным организмам, этот признак имеет подавляющая часть ВВ, попадающих в воду.
68
Рыбохозяйственный – устанавливается для веществ, присутствие
которых в воде ухудшает вкусовые качества промысловых водных организмов (нефтепродукты, фенол). Для веществ, загрязнителей атмосферного воздуха ЛПВ не устанавливаются.
Нормативно выделяют 25 групп в-в, действие которых на организм
потенцируется (складывается). Например:
– смесь диоксидов азота и серы.
– смесь пентаоксида ванадия и оксида марганца.
7.6. МЕТОДЫ ДЛЯ УСТАНОВЛЕНИЯ
ЭФФЕКТ-ОРИЕНТИРОВАННЫХ ПДК
ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ
В современном нормировании при установлении допустимых кон-
центраций вредных веществ используют принцип
пороговости дей-
ствия или принцип приемлемого риска.
Принцип пороговости действия – выявление минимальной кон-
центрации вредного вещества, вызывающей интоксикацию организма, – является основой
гигиенического нормирования.
На нем построена система оценки результатов экспериментально-
биологических исследований.
Принцип приемлемого риска использу-
ется в беспороговой модели для оценки мутагенного и канцерогенного
действия с отдаленными последствиями, когда невозможно установить
количественную связь между силой действия и эффектом в связи с отсутствием экспериментальных данных. В этом случае определение
риска основано на вероятностном подходе. Данный принцип используется также при нормировании экологических рисков.
Величины
с использованием методов
ПДК различных токсикантов для почв устанавливаются
экстраполяции полученной в эксперимен-
тах экотоксикологической информации. В этом случае необходимы
данные по
од (менее 1 дня) и данные по
острой токсичности, полученные в краткосрочный пери-
хронической токсичности, основанные
на долговременных экспериментах (1 месяц).
Острая токсичность определяется как величина LD
50
равная
концентрации токсиканта (вредного вещества) в почве, при которой
погибает 50 % рассматриваемой популяции.
Хроническая токсичность вызывается той концентрацией токси-
канта, при которой еще
не проявляются видимые эффекты – NOEC
(no observed effects).
69
Для выведения данных по NOEC или LD50 используются различ-
ные микроорганизмы, земляные черви, растения.
Для оценки
зуется понятие
косвенных воздействий на высшие организмы исполь-
биомагнификации, т.е. увеличения аккумуляции хи-
мических соединений при их прохождении по трофическим цепям.
Вследствие этого может происходить вторичное отравление птиц, млекопитающих и человека.
Для обозначения накопления именно загрязняющих веществ часто
используется понятие биоаккумуляции и биоконцентрирование.
Биоаккумуляция – накопление организмом химических веществ,
поступающих из окружающей среды в концентрации большей, чем
находится в окружающей среде. Фактор биоаккумуляции (BAF) – отношение концентрации исследуемого ВВ в организме или различных
органах птиц, млекопитающегося, к концентрации его в их пище
(например, в лабораторном корме).
Биоконцентрирование – обогащение химическим соединением
организма в результате прямого восприятия из окружающей среды, без
учета загрязнения питания.
Фактор биоконцентрирования (BCF) – от-
ношение концентрации ВВ в организме к концентрации его в среде
обитания организма (почва или вода). Рассмотренные факторы пересчитываются на единицу веса.
Возьмем пример трофической цепи:
почва–почвенные
б/позвоночные–млекопитающие/птицы.
Рассмотрим пример биоаккумуляция токсиканта от почвы к малым
птицам, который включает в себя в простейшей цепи
2 звена:
минимум
1) биоконцентрацию токсиканта при его поглощении растениями
или беспозвоночными из почвы;
2) биоаккумуляцию у птиц или млекопитающих при поедании этих
растений или беспозвоночных.
Простейшая модель для расчета ПДК, основанная на биогеохими-
ческой пищевой цепи, выражается:
ПДК
где
почве;
почва
NOEC
ПДК
почва
NOEС
ВСF
хищник
жертва
,
– предельно допустимая концентрация токсиканта в
хищник
– безэффектная концентрация токсиканта жертвы
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]