Тема 4. Биосфера. Экология человека.

В настоящее время в качестве естественнонаучной основы экологии принято рассматривать учение В. И. Вернадского о биосфере и ноосфере. Биосфера - область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу и верхнюю часть литосферы. В биосфере живые организмы (живое вещество) и среда их обитания органически связаны и взаимодействуют друг с другом, образуя целостную динамическую систему. Термин «биосфера» введен в 1875 г. австрийским геологом Э. Зюссом. Учение о биосфере как об активной оболочке Земли, в которой совокупная деятельность живых организмов (в том числе человека) проявляется как геохимический фактор планетарного масштаба и значения, создано В. И. Вернадским (1926 г). Ноосфера - новая высшая ее форма, которая связана с возникновением и развитием в биосфере человек. а логическим итогом этого исторического процесса является естественное для человека окружение преобразованной природной среды. Возрастающая угроза разрушения природной среды как в России, так и в других странах, появление экологически дестабилизированных регионов, усиление дисбаланса между человеком как существом природным и существом социальным требует выработки принципиально нового отношения к проблемам биосферы. Формирование нового экологического менталитета происходит на фоне как «старых» проблем окружающей среды (энергетика, транспорт, водоемы), так и сравнительно новых, таких как диоксины в окружающей среде, радиоактивные газы в жилище, силикаты металлов и связанная с ними онкологическая патология, кислые осадки и их прямое и опосредованное влияние на здоровье, экстремальные и аварийные ситуации на АЭС, и других опасных объектах, глобальное потепление, истончение озонового слоя и многих других.

В оценке экологического риска вышеуказанных проблем мнение специалистов и представителей общественности расходится. Так, в исследовании Агенства по охране окружающей среды США специалисты на первое место поставили в группе экологического риска: 1 - (глобальные изменения климата), 2 - (озоновые «дыры» в атмосфере), 3 - (нарушение среды обитания); представители общественности на первые три места поставили те виды опасности, которые связаны с загрязнением окружающей среды (воздуха, воды, почвы) (85).

Атмосферный воздух как внешняя среда.

Атмосфера современной биосферы - это продукт эволюционного развития нашей планеты. Отсюда следует, что экосистемы прошлых географических эпох постепенно, изменяя состав первичной атмосферы. создали нынешний химический состав, к которому эволюционно приспособились растения, животные и человек (табл. 10).

Таблица 10.

Состав атмосферного воздуха и его физиологическое значение.

Постоянные составные части атмосферы	Объем (%)	Физиологическое действие
Азот	78,084	Физиологически индифферентный газ, служит разбавителем других газов. В условиях повышенного давления азот может оказать наркотическое действие, нарушать нервно-мышечную координацию, вызывать возбуждение, ухудшение памятии и т.п.
Кислород	20,946 (ПД кислорода около 160 мм. рт.ст.).	Необходим для окислительных процессов в организме. В покое потребность человека в кислороде составляет от 12 до 17 л/час, при работе она увеличивается. Физиологические сдвиги отмечаются если содержание кислорода падает до 16-17% (ПД кислорода равняется 120 мм.рт.cт.). Выраженные симптомы гипоксии (головокружение, общая слабость, одышка) отмечаются при концентрации кислорода 13-14% (ПД кислорода равняется 90 мм.рт.ст.), при 7-8% наступает смерть.
Двуокись кислорода (углекислый газ)	0,033	Физиологический раздражитель дыхательного центра. Признаки ухудшения самочувствия проявляются при длительном вдыхании воздуха, содержащего1-1,5% углекислоты, заметные при 2-2,5%, при 3-4% углекислоты отмечается головная боль, одышка, сердцебиение и др, при концентрации 10-12% наступает потеря сознания и смерть.
Аргон, неон,гелий, метан, криптон, ксенон, водород и другие инертные газы		Непосредственного физиологического значения не имеют.

При эколого-гигиенической оценке воздуха учитывается химический состав (данные о физиологическом значении его компонентов представлены выше), физические свойства воздуха (микроклиматические, оптиче ские, электрические, магнитные и другие свойства), механические примеси содержание пыли и микроорганизмов).

Микроклиматические свойства воздуха характеризуются совокупностью таких параметров, как температура, атмосферное давление, влажность, подвижность воздуха и тепловое излучение. Влияние микроклимата на организм человека определяются характером отдачи тепла в окружающую среду. Отдача тепла человеком в комфортных условиях происходит за счет теплоизлучения (до 45%), теплопроведения - конвекции и кондукции (30%), испарения пота с поверхности кожи (25%).

Солнечная радиация. Источником энергии, тепла и света на Земле является солнечная радиация. Она нагревает поверхность земли, вызывает испарение воды, воздушные течения и связанные с ними изменения погоды, является основным фактором, обуславливающим климат местности. Солнечной радиации обязана своим существованием вся органическая жизнь на земле. В таблице 11 приведены показатели биологического действия различных лучей солнечного спектра.

Таблица 11

Спектральный состав солнечной радиации достигающей поверхности земли и ее биологическое действие.

Вид лучей	Длина волны (нм)	Глубина проникновения через кожу (мм)	Биологическое действие
Инфракрасные	4000-780	До 20	Глубокое тепловое: усиливает действие УФ лучей
Видимые	760-400	До 10	Глубокое тепловое, ощущение света, слабое фотохимическое
Ультрафиолетовые длинные (область А) средние (область В)	400-315 315-290	До 1 До 0,5	Фотохимическое (пигментообразование) Фотохимическое (в т. ч. общестимулирующее и синтез витамина Д, бактерицидное).

Электрические поля. В атмосфере создаются стационарные электрические поля (СЭП) за счет действия естественных аэроионов, а также при электризации полимерных соединений, широко используемых при изготовлении мебели, обуви, одежды и т. п. СЭП являются биологически активными факторами, они способствуют: 1) снижению различных видов чувствительности; (тактильной, температурной, болевой); 2) уменьшению кровотока в коже; 3) снижению тонуса и реактивности симпатического отдела вегетативной нервной системы; 4) угнетению окислительно- восстановительных процессов в поверхностных слоях кожи. Порог хронического действия СЭП равен 30 кВ/м, (ПДУ - 20 кВ/м).

Электромагнитные излучения- электромагнитные волны, испускаемые ускоренно движущимися электрическими зарядами, возбужденными атомами и молекулами, другими излучающими системами. Электромагнитные излучения обладают волновыми (длина волны и частота колебаний поля) и корпускулярными свойствами (способность излучать или поглощать энергию в виде отдельных элементарных порций-квантов), (биологическое действие их может быть тепловым (прогревание тканей) и нетепловым (снижение ра6отоспособности, необоснованная раздражительность, периодические головные боли, нарушение сна, жалобы на потливость, ослабление памяти, боли в области сердца, одышку).

Ионизирующие излучения.Источником ионизирующих излучений воздушной среды являются космические лучи, проникающие из мирового пространства, и излучения, возникающие при радиоактивном распаде естественных и искусственных радиоактивных элементов. Обладая высокой проникающей способностью они могут, взаимодействуя с веществом, вызвать его ионизацию и образование активных химических продуктов, что может привести к развитию патологических изменений с нарушением функций всех органов и систем организма (ЦНС, кроветворной, сердечно-сосудистой и др.) при этом наблюдается общая интоксикация организма.

Микрофлора воздуха.В атмосферном воздухе биологические факторы представлены микроорганизмами насчитывающими более 10 000 видов (кокки, бактерии, вирусы), которые выполняют большую работу по самоочищению атмосферы. Через воздух могут передаваться: грипп, ОРЗ, ангина, дифтерия, ветряная и натуральная оспа, туберкулез, коклюш, чума, сибирская язва и др. Некоторые из данных заболеваний могут носить характер эпидемий (массовых инфекционных заболеваний, способных распространяться на целые области и страны). Классическим примером таковых является грипп.

Загрязнение атмосферного воздуха.

Вдали от населенных мест, где почва покрыта травой, или вблизи больших водных пространств атмосферный воздух не содержит вредных газообразных примесей, почти свободен от пыли и микроорганизмов. В населенных местах, особенно в крупных промышленных центрах, воздух может загрязняться выбросами промышленных предприятий (особенно энергетической, металлургической и химической промышленности) и котельных (электростанций, промпредприятий и домов), выхлопными газами автомобильного транспорта и другими загрязняющими объектами. В центре Европейской России мощный вклад в фоновое загрязнение атмосферного воздуха вносят промышленные гиганты Тульской, Московской и Липецкой областей и Череповецкий комплекс (Волгоградская область), на Средней Волге центр загрязнения атмосферы сформировался в Самарской области. Волжско-Камская и Уральская группа регионов образует зону повышенного уровня загрязнения атмосферы с центром в Челябинской области. В Сибири наиболее значительным вкладчиком в фоновое загрязнение атмосферы является Кемеровская область и Но рильский промузел (61). В среднем на каждого жителя России только из атмосферы выпадает 372 кг вредных веществ. В Челябинской области этот показатель колеблется от 280 до 2000 кг, а в г. Карабаше до недавнего времени он достигал 25 кг в день. Около 2,5 млн. человек проживает в условиях постоянного превышения ПДК вредных для здоровья веществ в атмосферном воздухе. Челябинская область занимает второе место по России после Липецкой области по количеству выбросов в атмосферу из стационарных источников и пятое по количеству выбросов на душу населения после Красноярского края, Вологодской, Тюменской и Липецкой областей (данные 1992). Физиологическое действие некоторых вредных газообразных примесей представлено в табл. 12.

Таблица 12.

Вредные газообразные примеси

Название	ПДК среднесуточное	Физиологическое действие
Сернистый газ (SO2)	0,15 мг/м3	В концентрации 4-8 мг/м3 придает воздуху неприятный запах. 20 мг/м3 - раздражает слизистые оболочки глаз и дыхательных путей и оказывает общее токсическое действие на организм.
Окись углерода (СО)	1 мг/м3	Аноксемический газ, образует с гемоглобином карбоксигемоглобин, что вызывает глубокие нарушения транспорта кислорода к тканям. 20-40 мг/м3 (концентрация карбоксигемоглобина до 5%) при длительном хроническом действии нарушение самочувствия 50-80 мг/м3 ---- 10% увеличивается компенсаторно число эритроцитов и количество гемоглобина. 100-200 мг/м3 ----- 10-20%, через несколько часов одышка при резких движениях. 200-500 мг/м3 ----- до 30%. через несколько часов головная боль, головокружение, общая слабость, тошнота, рвота. 500-1200 мг/м3 ----40-50% карбоксигемоглобина. Через 15-20 минут резкая одышка, неуверенная походка, спутанное сознание, обморок. 1200-4000 мг/м3 ----- карбоксигемоглобина 70%. Через несколько минут потеря сознания, судороги, смерть.
Окислы азота и ненасыщенные углеводороды (фотооксиданты)	0,85 мг/м3	Фотохимические реакции, в результате которых образуется озон и сложные химические соединения типа пероксиацетилнитрата, обладающие сильным раздражающим действием (слезотечение, кашель, конъюктивит).

ПАУ-полициклические ароматические углеводороды.	3,4-бензирен -0,1 мкг в 100 кубометрах воздуха	Канцерогенное действие (вызывает рак легкого)
Пыль	Нетоксичес-кая пыль 0,15 мг/м3	При длительном воздействии и больших концентрациях вызывает катаральные явления в носоглотке и бронхах, а также хронические конъюктивиты. Аллергическое действие.

Загрязнение воздушной среды уменьшает сопротивляемость организма к различным заболеваниям, ухудшает обмен веществ, самочувствие, настроение, снижает работоспособность. Загрязнение атмосферы, и как результат того уменьшение потока солнечного света отрицательно сказывается и на психике человека (вызывает обострение психических заболеваний).

Влияние природно-климатических условий на заболеваемость населения.

На состояние здоровья населения (в первую очередь заболеваемость болезнями сердца и органов дыхания) оказывают влияние природно-климатические условия:

• рельеф; высота над уровнем моря;

• температура воздуха (среднемесячная, годовая). При резком изменении температуры воздуха возникают вспышки респираторных и инфекционных заболеваний. В январе 1780 г в Петербурге температура повысилась с - 44⁰до + 6⁰в течении одной ночи, заболело около 40 тыс. жителей. Значительное увеличение случаев ОРЗ отмечалось в Ташкенте в ноябре 1954 г, когда температура воздуха с + 15⁰С понизилась до - 21⁰С, к тому же задул резкий северный ветер, который поднял в воздух массы капель, воды, песка и находившихся в ней микробов, в городе возникли вспышки инфекционных заболеваний;

• относительная влажность воздуха (среднемесячная, годовая). Влажность воздуха играет роль в поддержании плотности 0₂в атмосфере, влияет на тепловой обмен и потоотделение. Особенно чувствительны к высокой влажности больные гипертонической болезнью и атеросклерозом. Неблагоприятно действует на организм и избыток положительных аэроионов, наблюдающийся в жаркую и влажную погоду, что может вызвать обострение заболеваний сердечно- сосудистой системы;

• скорость ветра (м/сек). Подвижность воздуха (ветер) вызывает перевозбуждение нервной системы, раздражает рецепторы кожи, провоцирует приступы стенокардии при ишемической болезни сердца.

• среднее количество осадков в (мм) по месяцам, за год). Колебания барометрического давления действуют на организм двумя путями: снижают насыщение крови О₂(эффект барометрических «ям») и ме ханически раздражают нервные окончания (рецепторы) плевры, брюшины, синовиальной оболочки суставов, а также рецепторы сосудов, что приводит к обострению заболеваний сердца и сосудов;

• число дней с туманами (в среднем по месяцам, за год);

• повторяемость штилей по месяцам, за год;

• число солнечных дней в году (среднее по временам года);

• низкая облачность (сколько дней по временам года);

• повторяемость ветра по направлениям за год - роза ветров (%).

Природно-климатические условия Южного Урала отличаются разнообразием рельефа - от низменностей (Западно-Сибирская низменность) и холмистых равнин (Зауральская холмистая возвышенная равнина) до горных хребтов, вершины которых превышают 1000 м. Климат Челябинской области континентальный (континентальность климата возрастает с северо-запада на юго-восток), об этом свидетельствуют данные приведенные в табл. 13. Таблица 13.

Средние, экстремальные значения температуры воздуха и осадков на территории Челябинской области (92).

Станция	Средние температуры воздуха				абс. .		абс.		Сумма т-ры		Среднее количество осадков				Наибольшее кол-во			Наименьшее кол-во
	годов	июль	янв.	макс.		мин.				годов		апр.-окт.	нояб.-март	мм		год	мм		год
Миньяр	1,1	17,2	-15,8	37		-47		1771		700		473	227	-		-	-		-
Кропачево	1,1	16,9	-15,0	37		-48		1797		539		411	128	870		1926	236		1903
Таганай, гора	-2,3	12,2	-15,6	31		-46		874		936		667	269	-		-	-		-
Златоуст	0,6	16,4	-15,4	38		-46		1670		704		519	185	1012		1943	356		1936
В.Уфалей	0,3	16,1	-16,1	37		--48		1569		531		387	144	712		1956	308		1939
Магнитогорск	1,2	18,3	-16,9	39		-46		2029		350		278	72	-		-	-		-
Миасс	0,9	17,4	-16,2	38		-47		1863		413		326	87	730		1915	265		1952
Челябинск	1,5	18,1	-16,4	39		-46		2023		402		308	94	689		1915	210		1897
Октябрьское	1,2	18,4	-17,4	40		-47		2125		330		248	82	-		-	-		-
В-Уральск	1,2	17,7	-16,2	38		-48		2008		372		275	97	-		-	-		-
Троицк	1,2	18,4	-17,4	40		-46		2210		353		269	84	551		1869	177		1897
Карталы	1,7	19,1	-16,5	41		-44		2211		369		279	90	-		-	-		-
Бреды	1,9	19,3	-17,4	41		-46		2139		347		264	83	550		1946	160		1936
Половинное	1,0	18,8	-18,0	41		-47		2133		331		250	81	-		-	-		-

Средние январские температуры в указанном направлении падают от - 15⁰С до - 18⁰С, а средние июльские увеличиваются от + 12 до + 19⁰С. 3имой Южный Урал находится под воздействием Азиатского антициклона. Континентальный воздух, поступающий из Сибири, приносит морозную и сухую погоду. Наблюдаются также частые вторжения холодных воздушных масс с севера. Летом на территории области преобладает низкое давление. С вхождением континентального воздуха устанавливается жаркая и сухая погода. Западные ветры, идущие с Антлантического океана, приносят влажную и неустойчивую погоду. Исследованиями В. Д. Соколова (83) изучена связь природно-климатических условий Южного Урала с заболеваемостью населения. Так, например, тесная корреляционная зависимость установлена между гипертонической болезнью и среднегодовым атмосферным давлением (0,96), минимальным атмосферным давлением (0,9З), относительной влажностью воздуха (0,82). Корреляционная связь между среднеминимальной температурой воздуха и возникновением ИБС составила -0,91. Установлен сезонный характер ряда заболеваний.

ГИДРОСФЕРА КАК ЧАСТЬ БИОСФЕРЫ.

Гидросфера - объединяет все свободные воды, которые могут передвигаться под действием космических сил, энергии солнца и сил гравитации, они могут переходить из одного агрегатного состояния в другое (вода-пар-лед). Гидросфера тесно связана о другими оболочками Земли -атмосферой, литосферой и социальной сферой.

Физиологическое значение воды.

Вода - своеобразный материал (химическое соединение водорода с кислородом), обеспечивающий существование живых организмов на Земле. Вода сама по себе не имеет питательной ценности, но она непременная составная часть всего живого. В растениях содержится до 90% воды, в теле взрослого человека 60-65%. Определенное и постоянное содержание воды - необходимое условие существования живого организма. При изменении количества потребляемой воды и ее солевого состава нарушаются процессы пищеварения и усвоения пищи в желудочно-кишечном тракте, кроветворения и т. д. Без воды невозможна регуляция теплообмена организма с окружающей средой и поддержание постоянной температуры тела. Человек чрезвычайно остро ощущает изменения содержания воды может прожить без воды всего несколько суток. При потере воды в количестве менее 2% веса (1-1,5 л) появляется жажда, при утрате 6-8% наступает полуобморочное состояние, 10% - галлюцинации, нарушение глотания. Смерть наступает при потере организмом 20% общего количества содержащейся в нем воды. Опыт решения проблемы «Качество воды - здоровье населения» и анализ касающихся ее многочисленных данных литературы показали, что в настоящее время развивается четыре основных направления исследования:

• изучение роли водного фактора в распространении и профилактике инфекционных заболеваний;

• изучение водного пути передачи гельминтных заболеваний и мер по уменьшению загрязнения воды гельминтами;

• изучения влияния загрязнения воды вредными химическими веществами (главным образом органическими) на состояние здоровья людей в отдельных регионах.

• комплексное изучение влияния макро- и микроэлементарного состава питьевой воды на состояние здоровья населения, и прежде всего на формирование и профилактику краевой патологии, связанную не только с избыточным, но и в ряде случаев с недостаточным поступлением биологически активных макро- и микроэлементов в организм (74).

Эпидемиологическое значение воды.

Водный фактор играет большую роль в распространении инфекционных заболеваний, таких как холера, брюшной тиф, дизентерия и др. Кроме кишечных инфекций, через воду могут передаваться инфекционный гепатит, полиомиелит, аденовирусные заболевания, а из болезней животных туляремия и лептоспироз, возбудители которых попадают в воду с мочой и калом больных грызунов (мыши, водные крысы, суслики), а также бруцеллез. Эпидемиологическое значение воды усугубляется значительной выживаемостью патогенных бактерий в воде, загрязненной неочищенными фекально-хозяйственными стоками. Брюшнотифозная палочка сохраняет свою жизнеспособность в этих условиях более 2 недель, холерный вибрион обычно несколько дней, иногда 1-2 недели; бактерии дизентерии исчезают быстрее. В поверхностных водоемах, загрязняемых органическими веществами животного происхождения могут находиться яйца и личинки геогельминтов (аскариды, власоглавы, острицы и др.), развивающиеся в отличие от биогельминтов (финны, трихинеллы и др.) без участия промежуточных хозяев.

Химический состав воды и заболеваемость неинфекционной природы.

Природные воды значительно разнятся между собой по химическому составу и степени минерализации. Солевой состав природных вод представлен преимущественно катионами Са, Mg, Аl, Fе, К и анионами: НСО, Cl, NO₂, SO₄. Проблема качества воды в Челябинской области особенно остро ощущается в Октябрьском, Троицком, Чесменском, Варненском, Карталинском, Бреденском, Агаповском районах, где широко развита система подземных вод повышенной минерализации и с содержанием Fe более 1 мг/л. Вода, содержащая минеральных солей более 1000 мг/л, может иметь неприятный вкус (соленый, горько-соленый, вяжущий), ухудшает секрецию и повышает моторную функцию желудка и кишечника, отрицательно сказывается на усвоении пищевых веществ и вызывает диспептические явления. Имеются клинические наблюдения, что длительное употребление жесткой воды (общая жесткость воды больше 7 мг/экв) предрасполагает к образованию камней в почках, повышенной сердечно-сосудистой заболеваемости населения. Хлор-ион (при содержании хлоридов в воде более 350 мг/л) вызывает неблагоприятные сдвиги со стороны ССС (гипертонические состояния и другие). Сульфаты (в количестве более 500 мг/л) вызывают ухудшение вкуса воды (горько-соленый), послабляющее действие (расстройство деятельности кишечника). Из ранее перечисленных соединений, входящих в со став природных вод, выраженными токсическими свойствами обладают нитраты (анион NO₃). Начиная с 40-х годов нашего столетия появились описания специфического заболевания водно-нитратная метгемоглобинемия (диспептические явления, резкая одышка, тахикардия, цианоз детей грудного возраста, находившихся на искусственном вскармливании питательными смесями, для приготовления и разбавления которых применялась вода, богатая нитратами (более 40 мг/л). При этом заболевании в крови заболевших обнаруживался значительный процент метгемоглобина, что уменьшает снабжение тканей кислородом, оказывает неблагоприятное влияние на состояние сердечно-сосудистой и дыхательных систем, многие биохимические процессы. У детей старшего возраста и взрослых восстановление нитратов и образование метгемоглобина происходит лишь в небольших количествах. Это не оказывает существенного влияния на состояние их здоровья, однако у лиц, страдающих выраженной анемией или сердечно-сосудистыми заболеваниями, может усилить явления гипоксии. В настоящее время повысился интерес к изучению содержания в воде микроэлементов: фтора, йода, стронция, селена, кобальта, марганца, молибдена и других. Увеличение содержания некоторых элементов в воде сверх определенных пределов (например, фтор-1,2 мг/л, селен - 0,001 мг/л) может привести к геохимическим эндемиям. Биогеохимическая теория акад. В. И. Вернадского связывает возникновение эндемических заболеваний с неравномерным распределением элементов в различных регионах: возникают избыточно насыщенные токсическими элементами (ртуть, кадмий, талий, уран) и «дефицитные» регионы (по содержанию йода, фтора, селена). Так, почти 2/3 территории России характеризуется недостатком йода, 40% селена (48). Спуск неочищенных промышленных сточных вод может привести к появлению токсических концентраций мышьяка, свинца, хрома и других вредных примесей в воде открытых водоемов.

Сопоставление качества питьевых вод с уровнем и структурно заболеваемости позволило выявить их определенную зависимость. Наиболее тесная связь с уровнем химической нагрузки установлена для болезней органов пищеварения, мочеполовой системы, крови и кроветворных органов, болезней кожи и подкожной клетчатки. Практически все болезни органов пищеварения и выделительной системы имели высокие парные коэффициенты корреляции с уровнем органического загрязнения воды (ХПК - химическое потребление О₂) и суммой ХОС (хлорорганических соединений). Особенно тесная связь установлена для гастритов и дуоденитов; неинфекционных энтеритов и колитов, болезней печени, желчного пузыря и поджелудочной железы, а также патологии почек и мочевыводящих путей. В то же время уровень заболеваемости язвенной болезнью желудка и двенадцатиперстной кишки коррелировал только с суммой ХОС (20).

В поcледние годы все большее внимание уделяется изучению радиоактивности природных вод и ее гигиеническому значению. В горных породах содержатся радиоактивные элементы (уран, торий, радий, полоний и др.), а также радиоактивные газы (радон, торон). Загрязнение вод происходит и за счет поступления в них радиоактивных сточных вод. Использование вод с повышенным радиоактивным фоном может привести к неблагоприятным генетическим последствиям (учащение случаев врожден ных уродств), увеличению заболеваемости злокачественными новообразованиями, заболеваниями крови и т. д.

Экологический кризис водных объектов.

Для хозяйственных нужд из поверхностных и подземных источников в России ежегодно извлекается 110 кубических км (110 млрд. т.) воды, с помощью которой перерабатывается порядка 10 млрд. т. сырья, из которого в конечные продукт превращается не более 2-3%, все остальное идет в отходы - твердые, газообразные, жидкие. Водоемы оказываются коллекторами и накопителями всех этих отходов (50). Распространение специфических загрязнений техногенного происхождения в источниках питьевого водоснабжения обычно тесно коррелирует с расположенными в данных районах объектами различных отраслей промышленности (табл. 14).

Таблица 14.

Приоритетные загрязнители воды по отраслям промышленности.

Отрасль промышленности	Преобладающие виды загрязняющих компонентов.
ЦБК, деревообработка, лесная	Органические вещества (лигнины,гвоякол-пиракахетин, смолистые, жирные вещества, фенол, метилмеркаптан ), аммонийный азот, взвешенные вещества, сульфаты.
Нефтегазодобыча, нефтепереработка	Нефтепродукты, СПАВ,фенолы, аммонийные соли, сульфиды.
Машиностроение, металлообработка, металлургия	Металлы, минеральные, взвешенные вещества, фтор, роданиды, цианиды, аммонийный азот, нефтепродукты, смолы, фенолы, флоторреагенты.
Химическая, нефтехимическая	Фенолы, нефтепродукты, СПАВ, полициклические ароматические углеводороды,углеводы, бензапирен, минеральные вещества.
Горнодобывающая, угольная	Флотоагенты, минеральные вещества, фенолы, взвешенные вещества.
Легкая, текстильная, пищевая	СПАВ, нефтепродукты, органические красители, органические вещества.

Жидкие отходы - сточные воды, составляют основную массу отходов. В Челябинской области сброс сточных вод в пригородные водные объекты составил 885 млн. м³/год, из них 708 млн. м³-загрязненные. Основными приемниками загрязненных сточных вод являются бассейны рек Миасс, Ай, Урал, Теча (93). На территории России пробурено 176 тыс. скважин из которых 30% бездействуют и служат источниками загрязнения подземных вод. Всего выявлено более 1000 районов загрязнения подземных вод. (50). Последствия:

1. Деградация и разрушение естественных водных экосистем (упрощение видового состава сообществ, появление сине-зеленых водорослей, резкое сокращение рыбных запасов, массовое заболевание промысловых рыб).

2. Изменение водного баланса в результате вырубки лесов и замена естественных сообществ агроцентозами привели к снижению влагооборота и расширению пустынь на южных окраинах России.

3. Рост эрозии почв привел к заилению малых рек, которые исчезают быстрыми темпами, иссушению источников и родников и росту овражной сети. На территории России водная эрозия распространена на 40 млн. га, а овражная сеть достигла протяженности сотен километров.

4. Резкое снижение потенциала самоочищения или полная потеря ее у водных экосистем, что приводит к накоплению токсических веществ в донных отложения.

5. Сооружения для подготовки питьевой води не справляются теперь ни с массой загрязняющих веществ, ни с их количеством (несколько тысяч веществ). Кроме того каждый третий водоем с водозабором из открытых водоемов не имеет комплекса очистных сооружений, а каждый четвертый - зоны санитарной охраны.

Поэтому население потребляет загрязненную воду. Так, в 1993 г в Челябинской области 14,2% исследованных проб воды не отвечали требованиям по санитарно-химическим и 13,5% - по бактериологическим показателям (по России, соответственно, 20,4% и 11,2% (25), что ведет к увеличению частоты возникновения среди населения инфекционных и неинфекционных заболеваний водного характера. Микродозы опасных веществ приводят к снижению иммунного статуса и росту заболеваемости. Отмечается рост генетических нарушений, в результате чего в России растет число психических заболеваний, врожденных уродств (так за последние 4 года их число увеличилось в 2-3 раза в Ярославле, Кемеровской и Астраханской областях).

Причины жеcтокого экологического кризиса:

1. Слишком высокий уровень потребления сырья, энергии и воды.

2. Угрожающая ситуация связанная с загрязнением источников водоснабжения высокотоксичными неорганическими и органическими соединениями из-за неэффективной работы и аварийного состояния очистных сооружений промышленной и бытовой канализации, что приводит к серьезным отклонениям качества питьевой воды и ее дефициту.

Пути выхода.

Выход из экологического кризиса водных источников предполагает обязательный экосистемный подход к путям решения данной проблемы. В первую очередь для сохранения водных объектов необходимо предпринять комплекс мер, которые обеспечили бы соблюдение производственных технологий, технологий очистки сточных вод. Следует ужесточить нормативную базу в области сточных вод, обеспечить выполнение всех водоохранных мероприятий, усилить контроль за природными и питьевыми водами. Необходимо ввести запрет на сооружение и расширение экологически опасных объектов, водоемких производств в районах экологического бедствия. Планирование и финансирование неотложных мер по оздоровлению водных объектов.

ЛИТОСФЕРА

Литосфера - сфера камня, иначе говоря часть твердой оболочки суши. В эколого-гигиеническом отношении литосферу лучше всего представлять в виде почвы. Почва -природное образование, состоящее из генетически связанных горизонтов, формирующихся из поверхностных слоев литосферы под воздействием воды, воздуха и живых организмов. Академик В. И. Вернадский называл почву «биокосным телом», что достаточно точно выражает ее состояние и свойство, где в неразрывном единстве связаны частицы грунта (минеральная, косная биосфера Земли) и живые существа - растения, животные, микроорганизмы (биологическая составляющая литосферы). Поверхностный слой почвы представляет собой сложный комплекс минеральных соединений (90-99%) и органических веществ (1-10%). Минеральная часть состоит из песка, глины, извести и ила с входящими в них солями кремния, алюминия, кальция, магния и др.; органическая часть - из гумуса (перегноя), в ней содержится большое количество микроорганизмов (в грамме земли их содержится более 100 млн.). Известный русский естествоиспытатель В. В. Докучаев более 100 лет назад впервые научно установил не только динамический характер образования почв, как «продукта совокупной деятельности материнских горных пород, климата, растительности и рельефа местности», но и обнаружил и обосновал, если использовать нынешнюю терминологию, неразрывную связь всех компонентов почвенного биоценоза - сообщества минералов, животных и растений: «В теснейшей взаимосвязи от органических веществ (как в виде живых растений, так и гумуса), писал Докучаев, - находится большее или меньшее количество разнообразных животных (личинок, червей, жуков и пр.) и в почве и над почвой. А эти животные, как известно, отправляют в наших почвах самые разнообразные функции, как механические, так и чисто химические, имеющие иногда самое жизненное значение для почв».

Эпидемиологическое значение почвы.

Почва, загрязненная органическими веществами животного происхождения, бытовыми отходами и сточными водами, представляет собой благоприятную среду для развития и сохранения возбудителей дизентерии (средний срок выживания в почве 1,5-5 недель), брюшного тифа и паратифа (2-3 недели), холерного вибриона (1-2 недели), палочки туляремии (1-2 недели), бруцеллеза (0,5-3 недели), микобактерий туберкулеза (13 недель). Возбудители острых кишечных инфекций попадают из почвы в грунтовую воду или поверхностный водоем и распространяются далее водным путем. Непосредственное заражение через почву не является частым путем распространении инфекций. Практически речь может идти главным образом о заражении столбняком, газовой гангреной и злокачественным отеком через почву, попавшую в раны при травматических поражениях кожи. Через почву, проникшую в организм, возможно зара жение сибирской язвой и ботулизмом. Большое значение имеет почва в распространении гельминтозов: трематодозы (возбудители - трематоды, или сосальщики) - описторхоз; цестодозы (возбудители - цестоды, или ленточные черви) - дифиллоботриоз, гименолепидоз, тениидоз, эхинококкоз; нематозы (возбудители - нематоды или круглые черви) - аскаридоз, анкилостомидозы, трихинеллез, трихоцефалез, энтеробиоз. Яйца гельминтов поступают в почву с испражнениями больных людей и развиваются здесь до стадии личинок. В организм человека яйца и личинки гельминтов (аскариды, власоглав, острицы) попадают при употреблении немытых овощей и фруктов и при еде руками, загрязненными инфицированной землей. В почве обитают также грызуны, заражающие поверхностные воды возбудителями лептоспирозных заболеваний; находятся личинки паразитических насекомых: мух, москитов, слепней, которые питаясь пищевыми продуктами (хлебом, сыром, мясом), пищевыми отбросами, а также экскрементами человека и животных (в том числе и больных) загрязняющими почву, в свою очередь загрязняют пищевые продукты возбудителями туберкулеза, кишечных заболеваний, холеры, гепатита А (вирусный), гастроэнтерита и др.

Химическое и радиоактивное загрязнение почвы.

Химический состав почвы зависит от ее геологических особенностей и загрязнения поверхностных слоев выбросами промышленных предприятий. Это обусловливает возможное токсикологическое значение почвы (табл. 15).

Таблица 15.

Концентрации химических элементов в почвах (мг/кг) и возможные реакции для организма.

Химический элемент	Недостаток	Норма	Избыток
Кобальт	Меньше 2-7 (анемия, гипо- и авитаминоз В12, эндемический зоб)	7-30	Больше 30 (угнетение синтеза витамина В12)
Медь	Меньше 6-15 (анемия, заболевания костной системы)	15-60	Более 60 (поражение печени, анемия, желтуха)
Цинк	До 30 (карликовый рост)	30-70	Более 70 (угнетение окислительных процессов, анемия)
Йод	Менее 2-5 (эндемический зоб)	5-40	Более 40 (ослабление функции щитовидной железы)

По данным многолетних космических наблюдений и результатам анализа снежного покрова в ареалах крупных промышленных центров загрязненность территории Челябинской области тяжелыми металлами отмечается на площади 29,5 тыс. кв. км. Особенно обширны ареалы загрязненности (11-13 тыс. кв. км) вокруг Челябинска и Магнитогорска. Если к этим территориям прибавить зоны интенсивного антропогенного изменения (Сатка, Бакал, Коркино, Еманжелинск), то общая территория загрязнения достигнет около 52 тыс. кв. км, то есть почти 60% территории области. (93). Из почвы ядовитые макро- и микроэлементы могут мигрировать в растения (овощи и др.) и непосредственно через них или через кормовые травы, поедаемые животными, попадать в мясо, жиры, молоко и далее в организм человека.

Аналогичная картина наблюдается и при загрязнении почвы при применении пестицидов и минеральных удобрений. Пестициды - химические средства защиты растений включают в себя огромный перечень гербецидов, фунгицидов, дефолиантов, репелентов, протравителей семян, зооцидов, акарицидов и др. Все они вызывают однотипные, не отличающиеся для каждого препарата морфологической специфичностью структурный сдвиг (расстройства микроциркуляции, дистрофия и некрозы, реактивные и компенсаторные изменения, нарушение эмбриогенеза. Однако каждый препарат обладает и специфичностью действия. Например, дефолиант цианамид наиболее резко поражает почки и легкие. Для хлор- и ртутьорганических соединений мишенью является мозжечок, продолговатый мозг, миокард. Ряд соединений (например, конечный продукт синтеза дефолиантов «диоксин») дает даже в небольших концентрациях выраженный тератогенный эффект. Накапливаясь в биосфере, остаточные количества пестицидов вызывают отдаленные последствия (канцерогенное, мутагенное, эмбриотоксическое, гонадотропное действие). Минеральные удобрения вводящиеся в почву для повышения урожайности, содержат преимущественно азот, фосфор и калий. Большое распространение получили азотные удобрения, которые при умеренных дозах не представляют опасности, при избыточном же содержании их в почве накапливаются нитраты (токсический эффект обусловлен образованием метгемоглобина) и нитриты. Под воздействием нитрозосоединений у лабораторных животных происходят выкидыши, преждевременные роды недоношенных детенышей, возникают гамето-, бласто- и эмбриопатии. Доказано канцерогенное действие нитрозаминов на человека (90).

Радиоактивность почвы о6условлена ее геологическим строением, а при загрязнении почвы промышленными радиоактивными отбросами, радиоактивными изотопами, возможно значительное повышение радиоактивного фона. Наибольшую опасность представляют стронций-99 и цезий-137, которые, попадая в организм коров с пищей, выделяются потом с молоком.

Опасным для населения является бессистемное и бесконтрольное захоронение в почву токсичных промышленных и бытовых отходов (97). Ежегодно в городах и поселках Челябинской области образуется около 9 млн. тонн твердых и жидких отходов, что при отсутствии индустриальных методов их переработки является мощным фактором, определяющим загрязнение окружающей среды. Вместе с тем почва постепенно освобождается от загрязнений (в первую очередь органических) благодаря происходящим в ней процессам самоочищения (превращение опасных в эпидемиологическом отношении органических соединений в неорганические - минеральные соли и газы (вследствие процессов окисления, минерализации и нитрификации).