Экологически опасные факторы.

Российская Академия Наук Санкт-Петербургский научный центр

Центр независимой экологической экспертизы

В. В. ХУДОЛЕЙ, И. В. МИЗГИРЕВ

 

ЭКОЛОГИЧЕСКИ ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ

ИЗДАТЕЛЬСТВО

PUBLISHING HOUSE

Санкт-Петербург 1996

 

ВВЕДЕНИЕ

...понимание сути кризиса окружающей среды может принести только наука"

Б.Коммонер

В начале 60-х годов нашего столетия человечество впервые стало осознавать серьезность встающих перед ним экологических проблем и хрупкость самого существования жизни на планете Земля. Реальностью стали глобальное потепление климата, возникновение озоновых дыр над полюсами, убиквитарное распространение токсикантов и загрязнение воды, воздуха, почв, продуктов питания вредными химическими веществами, вымирание многих видов растений и животных, снижение биоразнообразия в результате деятельности растущего народонаселения планеты. Академик РАН К.Я.Кондратьев на Межпарламентской Ассамблее стран-участников СНГ (апрель, 1995 г.) заявил: "...пока мы вели долгие споры о том, какие меры следует предпринять чтобы предотвратить наступающий экологический кризис, то он уже наступил". Осознание этого факта звучало и на первом Всероссийском съезде по охране природы в июне 1995 года.

Сегодня скорость увеличения вредного воздействия средовых факторов и интенсивность их влияния уже выходит за пределы биологической приспособляемости экосистем к изменениям среды обитания и создает прямую угрозу жизни и здоровью населения. В современных условиях нестабильной социально-экономической обстановки эти негативные тенденции особо проявляются в России — крупнейшей по территории страны мира. Ее площадь превышает 17 млн. кв. км. и составляет 11,4% всей суши Земли. При этом до 40% территории практически не затронуты хозяйственной деятельностью. В то же время Россия чрезвычайно богата разнообразными природными ресурсами, но несовершенство и просчеты в их добыче, использовании и охране часто приводят к резким ухудшениям экологической обстановки. Наблюдаемый экономический спад ведет к неблагоприятным экологическим последствиям. По сведениям Госкомстата в 1991—994 гг. промышленное производство сократилось на 44%, а объем выбросов в атмосферу от стационарных источников и автотранспорта лишь на 22%, сброс сточных вод— менее чем на 18%. Число жителей, испытывающих влияние 10-кратного превышения ПДК различных вредных веществ в воздухе — 40—50 млн. человек. Из 294 городов, входящих в мониторинговую сеть Росгидромета в большинстве наблюдается рост концентраций оксида и диоксида азота, бензо(а)пирена и других загрязнителей. Водные объекты России практически повсеместно загрязнены, почти половина населения страны пользуется питьевой водой, не соответствующей гигиеническим стандартам качества. В местах питьевых водозаборов до 30,5% проб не отвечают санитарно-химическим и до 28,2% микробиологическим нормативам. Почти 58 тыс. кв.км. территории 19 областей и республик России загрязнены цезием-137 плотностью более 1 кюри/кв.км в результате Чернобыльской катастрофы 1986 г. и около 4 тыс. кв.км в трех областях уральского региона после аварий 1957 и 1967 гг. на ПО "Маяк". Ежегодно в Российской Федерации образуется около 7 млрд. тонн бытовых, сельскохозяйственных, промышленных и иных отходов, из которых лишь 2 млрд. т (28%) применяются в хозяйстве. Вызывает тревогу накопление токсичных и экологически опасных отходов, их общий объем на начало 1993 г на территории России достигал 1,1 млрд. тонн. Более того, учитывая сегодняшнюю экономическую ситуацию в нашей стране, ряду промышленно развитых стран выгодно захоранивать и перерабатывать токсичные отходы именно на территории России. Широко известны и факты контрабандного ввоза опасных отходов под видом сырья или вторсырья, гуманитарной помощи и т.п. Так, например, в феврале 1994 г. по разрешению Минэкономики России из Франции и Голландии при посредничестве израильской фирмы "Лев Губенко" под видом сырья были ввезены токсичные отходы, путешествовавшие от Санкт-Петербурга до Оренбурга и обратно более года. В Московской области выявлен факт сжигания поступивших из Германии отходов целлюлозы, содержащих свинец, мышьяк, никель, ртуть, кадмий, марганец. Тревожна ситуация с качеством продуктов питания. 19% всех импортированных в 1993—94 гг. продуктов содержали опасные вещества или имели просроченные сроки годности. Россия по продолжительности жизни сегодня находится на 51-м месте. Она составляет для мужчин 61,6 лет, (в 1987 г. — 64,9), женщин — 74,3 года (в 1987 г. — 76.6) и разрыв между полами — почти 13 лет, что свидетельствует о крайнем демографическом неблагополучии. Лишь 14% детей практически здоровы, 50% имеют отклонения в здоровье, а 35% хронически больны. Тревогу вызывают шумовая и вибрационная нагрузки, электромагнитные излучения, т.е. те факторы, на которые еще недавно со стороны специалистов в области экологической безопасности не обращалось должного внимания. По данным Министерства чрезвычайных ситуаций в 1993 г. на территории России произошло 923 техногенных аварий и катастроф, в которых погибло 1050 и пострадало 3232 человек. Эти чрезвычайные ситуации сопровождались выбросами и сбросами загрязняющих химических, радиоактивных или биологических веществ, материалов и продуктов в окружающую среду. Этот небольшой перечень негативных последствий антропогенной деятельности указывает на дестабилизацию окружающей природной среды и прямую связь с ухудшением здоровья населения.

Осознание роли внешних факторов в реальном ухудшении состояния среды и здоровья людей и побудили авторов написать настоящую книгу и обратить внимание как специалистов, так и всех интересующихся проблемами комплекса наук об окружающей среде, на само существование экологически опасных факторов (ЭОФ) и их роли в жизни современного человечества.

Для того чтобы предупредить и избежать влияния ЭОФ, необходим целый комплекс социальных и специальных мероприятий, которые для их реализации по всем нравственным нормам и жизненным показаниям требуют значительных капитальных вложений, существенно превышающих сегодняшние "вливания". Согласно прогнозам, в течение ближайших 30—40 лет (при сохранении существующих тенденций развития индустрии) состояние здоровья населения России на 50— 70% будет зависеть от качества среды обитания (при нынешнем соотношении 20—40%), а затраты материальных ресурсов, энергии и труда на стабилизацию условий окружающей среды станут самой крупной статьей экономики, превысив 40—50% валового национального продукта.

Подходы гигиенистов, токсикологов, генетиков, онкологов и других представителей медицинской науки, занимающихся вопросами охраны здоровья и благополучия человека, а также связанными с этой проблемой поиском, выявлением, изучением и анализом потенциальной опасности факторов окружающей среды, с одной стороны. и экологов с другой, — во многом отличны. Если первых интересуют индивиды, и прежде всего человек per se, непосредственное влияние факторов среды на его здоровье, то для эколога человек, представляет собой лишь одну из составляющих изучаемых экосистем и интересен постольку, поскольку может оказывать и оказывает мощное воздействие на окружающую среду, природу, на все элементы экосистем и, в конечном счете, прямо или опосредованно на себя. Именно такой, системный подход и позволяет подойти к определению экологически опасных факторов, определению хотя и корректному по своей сути, но в достаточной степени дискутабельному. Экологически опасные Факторы представляют собой такие воздействия окружающей среды, которые способствуют и/или приводят к качественным и количественным нарушениям в экосистемах (от любого сообщества живых существ и среды их обитания, вплоть до биосферы в целом), к тем изменениям, которые оказывают влияние на жизнеспособность и адаптацию популяций, размножение, рост. поведение и выживание отдельных особей.

Учитывая, что понимание ЭОФ и их роль в жизни человека и для природы в целом, не являются бесспорными и однозначными, цель настоящей книги — дать удобную для практических решений классификацию ЭОФ, охарактеризовать наиболее распространенные и важные из них, а также выявить закономерности действия, уровни и источники опасности конкретных ЭОФ.

В основу издания книги "Экологически опасные факторы" положены как собственные исследования авторов, так и многочисленные материалы Всемирной Организации Здравоохранения, других правительственных, общественных и международных организаций, личные архивы авторов.

Авторы, надеются, что настоящее издание сможет в определенной степени служить справочным пособием и представит интерес как для широкого круга специалистов, профессионально интересующихся вопросами экологии, охраны природы в целом и здоровья человека — экологов, гигиенистов, токсикологов, медиков, генетиков, химиков и т.п., так и всех, кого волнуют проблемы взаимоотношений человека и природы, сохранения среды обитания человека.

Мы не смогли бы написать эту книгу, если бы не внимание и поддержка со стороны наших коллег из Санкт-Петербургского научного центра РАН — председателя объединенного научного совета "Экология и природные ресурсы" чл.-корр.РАН С.Г.Инге-Вечтомова и ученого секретаря этого совета к.б.н. Т.М.Флоринской.

Неоценимую и разнообразную помощь в работе над книгой нам оказывали руководитель отдела биологии, химии и токсикологии Института проблем ксенобиотиков академик РАЕН В.А.Филов, ведущий научный сотрудник лаборатории экспериментальных опухолей НИИ онкологии д.м.н. М.А.Забежинский, директор Центра экологической безопасности РАН д.э.н. В.К.Донченко. лауреат Госпремии СССР проф. Ю.И.Мусийчук, сотрудники Российского отделения Greenpeace И.П.Блоков, А.В.Киселев, Е.Н.Усов, журналисты Т.П.Артемова и vB-Е.Терешкин. Мы считаем своим долгом поблагодарить научного сотрудника лаборатории генетической токсикологии и экологии НИИ онкологии им. проф. Н.Н.Петрова к.б.н. И.Г.Майорову и лаборанта-исследователя Н.И.Кулагину, чье участие помогло нам завершить задуманное. Авторы чрезвычайно признательны известному петербургскому художнику-"экологисту" В.А.Мишину за представление его графических работ для оформления книги. И, наконец, настоящее издание стало реальностью лишь при материальной поддержке Министерства науки и технической политики РФ, первым осознавшим актуальность и своевременность этой книги и выделившим необходимые финансовые средства для ее публикации.

 

 

I. Аксиоматика и классификация экологически опасных факторов

"Дайте точное определение слову и вы избавите свет от половины его заблуждений"

А.С.Пушкин

Проблема изучения экологически опасных факторов имеет свою специфическую аксиоматику, т.е. свод фундаментальных положений, на которые она опирается в своем развитии при теоретических исследованиях и практических рекомендациях. Эти положения представляют собой длинный ряд естественно-научных законов, правил, принципов, где основную роль играют постулаты высшего уровня — общесистемные. Иную смысловую иерархию здесь установить невозможно, так как сама обсуждаемая проблема весьма разнопланова. Далеко не полный перечень таких постулатов приведен в таблице 1, представляющий модификацию известной схемы Н.Ф.Реймерса. Детальный разбор этой аксиоматики не входит в задачу настоящей публикации и требует специального обсуждения. Лишь в качестве примеров следует указать, что закон биогенной миграции атомов позволяет понять процессы аккумуляции ЭОФ, их биотрансформацию, движение по трофическим цепям, круговорот в природе; закон совокупного действия факторов необходимо иметь в виду при прогнозировании специфических и неспецифических эффектов, регламентировании ЭОФ и ограничения контакта с ними человека; еще более демонстративны четыре "закона Б.Коммонера" ("все связано со всем", "все должно куда-то деваться", "природа "знает" лучше", "ничто не дается даром"). Следует отметить, что указанные постулаты имеют ряд исключений, при этом последние по отношению к общей закономерности составляют лишь небольшую долю и каждое нетипичное явление находит объяснение, вытекающее из того же свода положений. Указанная аксиоматика позволяет корректно сформулировать ряд вопросов и указать пути поиска их решений, имеющих существенное теоретическое и практическое значение для проблемы ЭОФ в целом.

Экологические факторы (а, следовательно, и ЭОФ) обычно подразделяют по происхождению (космические, антропогенные, абиотические...), среде возникновения (водные, атмосферные, эдафические...), степени эффекта (летальные, экстремальные, лимитирующие...), спектру воздействия (общего или избирательного действия), форме воздействия (мутагенное, тератогенное, канцерогенное...) и т.д. (см. таблицу 2). Эта классификация весьма сложна и многопланова и не соответствует уровню накопленных знаний в области наук об окружающей среде и экологии, в частности.

 

 

Таблица 1

Некоторые основные законы в изучении экологических проблем

 

структурно-системные

функциональные

 

Закон корреляции Ж.Кювье Закон "Все ли ничего" (Х.Боулича)		Закон(ы) минимума Ю.Либиха
Закон биогенной миграции атомов (В.И.Вернандского)		Закон развития за счет окружающей среды
Закон физико-химического единства живого вещества (В.И.Вернандского)		Закон максимума биогенной энергии (В.И.Вернандского— Э.С.Бауэра)
Закон совокупного действия факторов (Э.Митчерлиха— А.Тинемана—Б. Бауле)		Закон толерантности
"Законы экологии" Б.Коммонера		Принцип связи "биотоп- биоценоз" (А.Тинемана— Г.Ранца—Й.Иеллиса)
		Закон экологической корреляции
Принцип Ле-Шателье—Брауна. Закон внутреннего динамического равновесия
Закон усложнения организации (К.Рулье)		Закон ограниченности природных ресурсов
Закон биогенетический (Э.Геккеля—Ф.Мюллера)		Правило ускорения развития
Закон эволюционно-экологической необратимости		Правило меры экологического преобразования природных систем
Принцип направленности эволюции (Л.Онсагера)		Правило интегрального ресурса
Правило соответствия условий среды генетической предопределенности организма		Закон падения природно-ресурсного потенциала
эволюционные		межсистемные

 

C практической точки зрения целесообразно разделение ЭОФ на химические (т.е. зависящие от химического состава среды), физические (электромагнитные, радиационные и радиоактивные, световые, вибрационные, шумовые, тепловые), биологические (источником которых служат живые организмы, например, бактерии; сюда также включаются и биотические), информационные (факторы, выступающие в качестве кода жизненно важного сообщения, но с неадекватным ответом), механические (твердые отходы, мусор), комплексные (характеризующиеся многосторонним действием, например климатические).

Необходимо учесть, что эта классификация в значительной мере условна и большинство ЭОФ могут рассматриваться как комплексные или же быть отнесены одновременно к разным группам (например, микотоксины — по своей природе являясь продуцентами плесневых грибков, т.е. биологическими по происхождению, в то же время представляют собой химические вещества; или такой физический ЭОФ как шум в определенных условиях является информационным и т.п.). Кроме того, многие ЭОФ действуют опосредованно (например, кислотные дожди) или же "подготавливают почву" для воздействия других факторов. Сказанное следует принимать во внимание в каждом конкретном случае, однако в практическом отношении подобная классификация весьма удобна и проста.

Все перечисленные ЭОФ довольно подробно рассмотрены ниже, причем акцент сделан на химические (диоксины, тяжелые металлы, канцерогены), физические (радиация) и комплексные (кислотные осадки, истощение озонового слоя) факторы, которым в последние годы уделяется особое внимание. Исключение составляют информационные ЭОФ. Дело в том, что о самой природе подобных факторов известно явно недостаточно. Отметим лишь, что информационный фактор представляет собой любой экологический фактор, выступающий как код жизненно важного сообщения и поэтому действующий не адекватно переносимому потоку вещества и энергии (т.е. многократно сильнее). Из классической экологии в качестве такового выступают телергоны, аттрактанты или вид хищника для жертвы. Например, влажность является сигналом для грибков Aspergillus flavus продуцировать афлатоксины — одни из самых сильных ядов, оказывающих мутагенное и канцерогенное действие на животных и человека. Другой известный пример—яркое освещение среди ночи или внезапный подъем воды в реке, дают сигнал для рыб к внеурочному икрометанию с вытекающими отсюда экологическими последствиями. Но, как отмечалось выше, недостаточность наших знаний о сущности и механизмах реализации информационных ЭОФ, не позволяет в данной книге остановиться более подробно на подобных явлениях, хотя a priori значение таковых в функционировании экосистем трудно переоценить.

 

Таблица 2

Классификация экологических факторов (факторов среды)

 

ПО ВРЕМЕНИ:	эволюционный, исторический, действующий
ПО ПЕРИОДИЧНОСТИ:	периодический, непериодический
ПО ОЧЕРЕДНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ:	первичный, вторичный
ПО ПРОИСХОЖДЕНИЮ:	космический, абиотический (он же абиогенный), биогенный, биологический, биотический, природно-антропогенный, антропогенный (в т.ч. техногенный, загрязнения среды), антропический (в т.ч. беспокойства)
ПО СРЕДЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ:	атмосферный, водный (он же влажности), геоморфологический, эдафический, физиологический, генетический, популяционный, биоценотический, экосистемный, биосферный
ПО ХАРАКТЕРУ:	вещественно-энергетический, физический (геофизический, термический), биогенный (он же биотический), информационный, химический (солености, кислотности), комплексный (экологический, эволюции, системообразующий, географический, климатический)
ПО ОБЪЕКТУ:	индивидуальный, групповой (социальный, этологический, социально-экономический, социально-психологический, видовой ( в т.ч. человеческий, жизни общества)
ПО УСЛОВИЯМ СРЕДЫ:	зависящий от плотности, не зависящий от плотности
ПО СТЕПЕНИ ВОЗДЕЙСТВИЯ:	летальный, экстремальный, лимитирующий, беспокоящий, мутагенный, тератогенный, канцерогенный
ПО СПЕКТРУ ВОЗДЕЙСТВИЯ:	избирательный, общего действия

 

Несомненно, что человечество в своем развитии будет еще не раз сталкиваться с различными, в том числе и новыми ЭОФ, однако, все они так или иначе попадают в данную классификацию, учитывающую разнообразные характеристики последних, что позволяет в определенной мере прогнозировать особенности влияния этих факторов.