Токсические вещества в воздухе, воде и пищевых продуктах

Современная химическая промышленность создает колоссальное количество новых химических соединений, которые постоянно внедряются в различные сферы производства и быта. В промышленно развитых странах сформировалась очень сложная ситуация, которую называют «токсической», поскольку человек находится в окружении более 50 тыс. различных химических соединений - продуктов хозяйственной деятельности человека -, способных вызвать отравления. В их числе: ядохимикаты, различные соединения промышленного и транспортного происхождения, удобрения, химические добавки к продуктам и т.п. Нарастающее химическое загрязнение природной среды, как следствие технико-экономического развития, опасно прежде всего насыщением воздуха и водоисточников веществами, вредными для организма человека. В результате воздействия огромного количества химических факторов создалась новая «химическая» среда не только для человека, но и для животного и растительного мира, которые оказались к ней эволюционно неприспособленными. Все это несет угрозу здоровью населения, влечет за собой значительные экономические потери. О продолжающемся обострении токсической ситуации в странах СНГ свидетельствуют следующие показатели: ежегодное число отравлений достигло уровня 1 млн., а число смертельных исходов - более 50 тысяч.

Наибольший ущерб окружающей среде приносит химизация промышленности и сельского хозяйства. Химическая опасность особенно проявляет себя в крупных городах промышленно развитых стран, где сосредоточено абсолютное большинство населения. Масштабы техногенного химического загрязнения природной среды не поддаются точной оценке. Однако известны данные, свидетельствующие о дорогой цене, которую приходится платить человеку за успехи, достигнутые в ходе научно-технической революции. Так, за один год на Земле сжигается около 7 млрд. тонн условного топлива и выплавляется более 800 млн. тонн различных металлов, что сопровождается выбросом в окружающую среду сотен миллионов тонн вредных веществ.

В странах СНГ общий выброс вредных веществ в атмосферу от стационарных источников превышает 65 млн. тонн, что составляет в пересчете на одного жителя страны более 370 кг. На полях ежегодно рассеивается свыше 500 млн. тонн минеральных удобрений и более 4 млн. тонн ядохимикатов, одна треть которых смывается в водоемы или задерживается в атмосфере. Если оценивать виды химической опасности для человека, связанные со средой обитания, то в настоящее время на первое место следует поставить токсичные вещества воздушного бассейна, на второе - химическое загрязнение водоемов и продуктов питания.

Токсические вещества в воздухе

Определенную степень профилактики химической опасности можно обеспечить рядом запретительных и ограничительных мероприятий, касающихся употребления воды и пищи. Но в отношении ингаляционного пути воздействия химических веществ, вследствие непрерывности дыхательной функции, это осуществить практически невозможно. Поэтому приоритет должен отдаваться повседневной охране атмосферы от вредных химических веществ и мерам по снижению их содержания во вдыхаемом воздухе.

Вещества, поступающие во внешнюю среду в особо больших количествах и одновременно наиболее распространенные, сравнительно немногочисленны. Это оксид углерода, сернистый и серный ангидрид, оксиды азота, фенолы, аэрозоли солей и оксидов тяжелых металлов, сероводород, фтористый водород, углеводороды. Следует также помнить о веществах, которые выбрасываются в атмосферу в меньших количествах, но они намного токсичнее перечисленных (например, цианистый водород, диоксин и др.).

Источниками химического загрязнения атмосферы являются: во-первых, химические промышленные предприятия, нефтехимические, металлургические и целлюлозно-бумажные; во-вторых, теплогенерирующие установки (ТЭЦ, отопительные котельные, печи); в-третьих, все виды транспорта, в первую очередь автомобильный.

Постоянно возрастающая насыщенность воздушной среды токсичными химическими веществами, безусловно, не может не оказывать влияния на организм человека. Причем влияние это очень опасное, вызывающее изменения в функциональном состоянии различных органов и систем жизнеобеспечения, что ведет к патологическим, часто необратимым изменениям. Концентрации токсических веществ, вызывающие первоначально незначительную, чисто физиологическую реакцию организма, не могут проходить бесследно. По этой причине воздействие газообразных токсических веществ необходимо рассматривать как фактор, обусловливающий ряд рефлекторных реакций, так как поверхность дыхательных путей человека обладает высокочувствительными рефлексогенными зонами. С другой стороны, небольшие концентрации ядов приводят к нестойким и зачастую обратимым изменениям, что может приводить к привыканию к химическим токсическим веществам, а привыкание, по мнению специалистов, это не что иное, как хроническая интоксикация с незначительными внешними проявлениями. Известны и другого рода драматические ситуации, когда в течение нескольких дней исключительно высокие концентрации вредных веществ приводили к гибели сотен людей, например смог 1952 г. в г. Лондоне, когда концентрация дыма, сажи, сернистого газа, оксидов азота и других загрязнителей превысили обычно обнаруживаемую концентрацию в черте города в несколько раз; уровень SO₂ превышал среднесуточную предельно допустимую концентрацию в 40 раз. Как следствие тяжелых отравлений, количество смертельных исходов от болезней резко выросло, составило 4 тысячи за одну неделю. При этом была установлена зависимость уровня смертности от концентрации в воздухе основного загрязнителя - оксидов серы, а также от общей концентрации вредных веществ в смоге.

Химическое загрязнение воздушной среды оказывает не только прямое действие на человека, фауну и флору, но и причиняет косвенный ущерб, создавая угрозу нормальному функционированию экосистем, ухудшая санитарные условия жизни. Например, дымовые выбросы ослабляют солнечную ультрафиолетовую радиацию, а ряд токсичных веществ, воздействуя на растения и попадая в водоисточники, нарушают процессы кислородообразования и самоочищения воды. Ядом повседневного действия называют оксид углерода (СО). Выделение СО во внешнюю среду происходит при всех процессах горения. Его содержат все виды дыма, выхлопные газы транспортных средств, газо-воздушные выбросы на некоторых химических производствах (производство ацетона, метанола и т.д.). Попадая в организм человека, СО формирует в нем ту или иную степень кислородной недостаточности через образование патологического комплекса карбоксигемоглобина, который не в состоянии осуществлять транспорт кислорода. Помимо этого основного механизма патологического действия СО, оксид углерода тормозит клеточное дыхание и другие физиологические и биохимические процессы.

Другим, также очень распространенным загрязнителем воздушной среды, являются соединения серы, из которых прежде всего надо назвать диоксид серы (сернистый газ) SO₂. Это бесцветный газ с острым запахом, хорошо растворимый в воде. Основные источники поступления SO₂ в атмосферу - переработка и сжигание различного топлива, содержащего серу и ее соединения (каменный и бурый уголь, нефть, древесина). Работа предприятий черной и цветной металлургии, коксохимических заводов, производство серной кислоты и серы, плавка серосодержащих руд сопровождаются выбросами SO₂ в воздушную среду (ежегодно в атмосферу Земли поступает более 150 млн. тонн SO₂). Источниками серосодержащих веществ являются и естественные процессы в природе: извержение вулканов, разложение серных вод. Уже при концентрации в атмосфере, равной 0,03-0,05 мг/л (ПДК - 0,01 мг/л), сернистый газ вызывает раздражение глаз, слизистых верхних дыхательных путей. Как и другие водорастворимые газы, SО₂ легко впитывается эпителием верхних дыхательных путей. При этом поглощается от 50 до 95% вдыхаемого газа, часть которого попадает в пищеварительный тракт. Длительное воздействие SO₂ ведет к хроническим заболеваниям верхних дыхательных путей, бронхов и легких.

В последние годы наблюдается все возрастающее поступление в атмосферу сероводорода (H₂S). Н₂S - побочный продукт газового и коксового производства, нефтяной промышленности. Неблагоприятны экологические последствия выделения Н₂S из сточных вод и канализационных сетей. Этот токсичный газ при окислении в атмосфере может превращаться в оксиды серы и далее в серную кислоту. H₂S оказывает раздражающее действие на слизистые, вызывает нарушение функций различных обменов клетки (белковый, углеводный).

Сероуглерод СS₂ (ПДК - 0,001 мг/л) - высокотоксичный яд нейротропного действия. Он поступает в атмосферу при производстве синтетических волокон, пластмасс, специальных видов стекла, клея. Сероуглерод тяжелее воздуха, и он длительно может задерживаться в приземном воздушном слое. Уже концентрации, превышающие ПДК в 2-5 раз, при повторном воздействии вызывают не только функциональные сдвиги, но и поражения периферической и центральной нервной системы (ЦНС), эндокринной и пищеварительной систем.

Одно из основных мест среди химических загрязнителей принадлежит оксидам азота. Их поступление в атмосферу связано с работой автотранспорта, ТЭЦ, предприятий по производству азотных удобрений, азотной кислоты, анилиновых красителей, пластмасс. Образование оксидов азота при сжигании топлива является следствием химического взаимодействия главных составляющих воздуха - азота и кислорода (N₂ + О₂ = 2NO). Оксиды азота вызывают раздражение слизистых глаз, верхних дыхательных путей, а при длительном контакте - хронические воспалительные заболевания.

Всё возрастающую роль химического фактора внешней среды, связанного с атмосферными явлениями, играют кислотные дожди. Еще в середине 50-х годов исследователи ряда европейских стран обратили внимание на падение величины рН дождевой воды. К настоящему времени уже известно, что значения рН атмосферных осадков 4,0 - 3,0 свидетельствует о техногенном происхождении этого явления. За период со средины 50-х годов до 1990 г. среднее значение рН атмосферных осадков снизилось с 5,6 до 4,1 (имели место случаи, когда рН осадков составляла около 2). Кислая дождевая вода способна реагировать с металлами, мрамором, строительными конструкциями.