Основы экологии

Пестициды - опасные для здоровья человека химические вещества, используемые для уничтожения вредных насекомых (инсектициды), растений-сорняков (гербициды), грибковых культур (фунгициды) и др. В мировом производстве пестицидов инсектициды занимают 45%, гербициды - 40%, фунгициды - 15% и прочие - 10%. Средняя норма применения пестицидов в сельском хозяйстве в нашей стране к концу 80-х годов составляла 2 кг на 1 га пашни, т.е. около 1,4 кг/чел. Многие пестициды сохраняются в почве длительное время и накапливаются по трофическим цепям, что со временем приводит к превышению безопасных для здоровья человека уровней.

3.5 Радиационное загрязнение

Общая характеристика. Радиационное загрязнение - наиболее опасный вид физического загрязнения окружающей среды, связанный с воздействием на человека и другие виды организмов радиационного излучения. В развитых странах в настоящее время радиационное загрязнение окружающей среды представляет наибольшую опасность вследствие того, что один из основных источников этого вида загрязнения - ядерная энергетика в последнее время развивается наиболее быстрыми темпами. По оценкам экспертов, этот вид загрязнения среды в нашей стране и в других государствах СНГ находится на втором месте после химического загрязнения.

К радиационному загрязнению относятся:

1) собственно радиационное загрязнение, под которым понимается физическое загрязнение среды, связанное с действием альфа- и бета-частиц и гамма-излучений, возникающих в результате распада радиоактивных веществ,

2) загрязнение окружающей среды радиоактивными веществами, т.е. по существу химическое загрязнение среды, связанное с превышением естественного уровня содержания (природного фона) радиоактивных веществ в окружающей среде.

Второй вид загрязнения среды проявляется в результате действия излучений, сопровождающих радиоактивный распад. Поэтому и контроль содержания радиоактивных веществ, и оценка их действия на живые организмы производится путем регистрации излучений. В связи с этим принято объединять эти два вида загрязнения и рассматривать их в качестве радиационного загрязнения окружающей среды.

Риск радиационной опасности. Результаты сравнительной оценки индивидуального среднего риска фатального исхода в год по данным, относящимся ко всему населению США, показывают, что индивидуальный риск погибнуть в результате катастрофы, связанной с аварией ядерного реактора, крайне мала по сравнению с другими факторами техногенного риска. Приведем также данные для США:

автомобильный транспорт - 3х10-4,

воздушный транспорт - 9х10-6,

железнодорожный транспорт - 4х10-6,

молния - 5х10-7,

ядерная энергетика - 2х10-10.

Здесь средний риск - количественная оценка степени опасности гибели человека - определяется как отношение числа неблагоприятных последствий (т.е. смертельных исходов) к их возможному числу за определенный интервал времени. Оценки риска для ядерной энергетики проведены с расчетом на 100 американских ядерных реакторов. Сравнивая приведенные выше количественные оценки риска, можно сделать вывод, что ядерная энергетика (по данным США) создает риск опасности для жизни человека в миллион раз меньший, чем риск погибнуть в дорожно-транспортных происшествиях, и в 10 тысяч раз меньший, чем погибнуть в железнодорожных авариях. Принципы конструирования и строительства ядерных реакторов примерно одинаковы во всех странах, развивающих атомную энергетику, и уровень надежности и безопасности реакторов считается достаточным, чтобы риск для населения был минимален.

Однако риск радиационной опасности не определяется только безопасностью ядерных реакторов, он зависит от степени радиационного загрязнения территорий, связанных с производством и испытанием ядерного оружия, с работой предприятий, занимающихся добычей, обогащением и переработкой ядерных материалов и т.п. Более того, риск радиационной опасности оценивается не только вероятностью фатальных исходов, но и вероятностью получения дозы облучения и последующих разнообразных заболеваний. В настоящее время в литературе оценки риска указанных факторов радиационной опасности не рассматриваются. Ясно, что в целом риск радиационной опасности значительно (и возможно, во много раз) больше, чем оцененный выше только по вероятности аварий в ядерной энергетике. Поэтому неудивительно, что интуитивно воспринимаемая обществом радиационная опасность сравнима с опасностью химического загрязнения среды.

Источники радиационного загрязнения. Факторы радиационной опасности разделяются по происхождению на естественные и антропогенные. К естественным факторам относятся ископаемые руды, излучение при распаде радиоактивных элементов в толще земли и др. Антропогенные факторы радиационной опасности связаны с добычей, переработкой и использованием радиоактивных веществ, производством и использованием атомной энергии, разработкой и испытанием ядерного оружия и т.п. Наибольшую опасность для здоровья человека представляют антропогенные факторы радиационной опасности, связанные со следующими видами и отраслями человеческой деятельности:

- атомная промышленность;

- ядерные взрывы;

- ядерная энергетика;

- медицина и наука.

Они имеет свои основные источники загрязнения среды как радиоактивными элементами, так и радиационными излучениями. Кроме того, атомная промышленность и ядерная энергетика являются основными источниками радиоактивных отходов (РАО), исключительно опасных для всего живого на планете, что создало сравнительно новую проблему человечества - проблему захоронения, утилизации, складирования РАО, решение которой до сих пор не существует. Другая новая проблема вызвана реализацией достигнутых между ядерными державами соглашений по ядерному разоружению - это проблема ликвидации ядерного оружия, связанная в основном с демонтированием и безопасной транспортировкой, складированием и хранением большого количества ядерных боеголовок (до нескольких десятков тысяч с двух сторон - с российской и американской). Обе проблемы требуют колоссальных экономических затрат, сравнимых с национальным доходом развитых стран. В ближайшее время к этим двум добавится и третья проблема, вызванная окончанием срока эксплуатации десятков ядерных реакторов атомных электростанций (АЭС) и атомного подводного флота.

Ниже приведены данные о величине периода полураспада некоторых радиоактивных элементов (радионуклидов), имеющих важное значение с точки зрения экологии:

Наиболее опасны стронций и цезий, которые трудно выводятся из организма. Обладая периодом полураспада, приблизительно равным средней продолжительности жизни человека, они создают опасность онкологических заболеваний и генетических нарушений.

Атомная промышленность. Атомная промышленность занимается добычей, переработкой и обогащением радиоактивного сырья, используемого далее либо как топливо в ядерной энергетике, либо для создания систем ядерного оружия (ядерные боеголовки). Следовательно, предприятия атомной промышленности имеют дело непосредственно с радиоактивными веществами, часть которых неизбежно попадает в окружающую человека среду в виде отходов либо рассеивается в почве, атмосфере, водоемах.

Известно, что в России насчитывается около 800 ядерных объектов. С 1938 по 1993 гг. в мире было добыто около 1,7-1,8 млн. т природного урана. Сейчас суммарные запасы его оцениваются в 104-125 тыс. т в западных странах и 100 - 200 тыс. т в бывшем СССР. По экспертным оценкам, в мире произведено около 1100 т плутония (в том числе, 250-400 т оружейного плутония), из которых от 7 до 10 т распылено в окружающей среде. Учитывая очень большой период полураспада этого элемента, очевидно, что его вредное воздействие на биосферу и здоровье человека будет ощущаться многие сотни и даже тысячи лет. Отметим, что для человека смертельно опасны при попадании внутрь всего 2 мкг плутония. Согласно подсчетам известного ученого-ядерщика академика А.Д. Сахарова, которого называют «отцом советской водородной бомбы», рассеянные в биосфере 7-10 т плутония ответственны за гибель от рака и лейкемии более 5 млн. жителей планеты.

Ядерные взрывы. По официальным данным, к началу 1993 года на существующих в мире пяти ядерных полигонах - Невада (США, Великобритания), Новая земля (СССР, ныне Россия), Семипалатинск (Казахстан), Муруроа (Франция), Лобнор (Китай) было произведено более 2000 ядерных взрывов:

Как известно, наибольший ущерб биосфере и человечеству был нанесен испытаниями ядерного оружия в атмосфере, которые продолжались до 1980 г. (Китай), хотя ведущие ядерные державы завершили их в 1962 (СССР) и 1963 (США) годах. Особенно сильно способствовал радиоактивному загрязнению Азиатского материка мощнейший (до 3 мегатонн) воздушный ядерный взрыв в Китае, последствия которого на территориях Средней и Центральной Азии, Сибири и Дальнего Востока прослеживаются до сих пор.

Испытания ядерного оружия привели к распространению радиоактивных продуктов по всему земному шару. Продукты эти с осадками попадают из атмосферы в почву, грунтовые воды и, следовательно, в пищу человека и живых существ. Согласно некоторым оценкам, на долю наземных ядерных взрывов приходится более половины (до 5 т) рассеянного в настоящее время в биосфере плутония.

Как видно из вышеприведенной таблицы, большая часть взрывов военного назначения относится к подземным испытаниям, которые также вносили свою, хотя и меньшую, долю выбросов радиоактивных веществ в окружающую среду. Наряду с такими подземными ядерными взрывами (ПЯВ) в мире с конца 50-х годов проводились подземные ядерные взрывы в мирных целях, т.е. для нужд народного хозяйства, например, для сооружения водохранилищ, подземных хранилищ вредных отходов, при добыче полезных ископаемых и т.п. Первый ПЯВ в мирных целях был осуществлен в США в 1957 г., а на территории России - в 1965 г. Такие взрывы проводились практически до начала 90-х годов. За этот период на территории СНГ, только по официальным данным, было проведено 116 взрывов, в том числе на территории России 90, (в европейской части - 59 взрывов, в Сибири - 31).

Следовательно, к пяти ядерным суперполигонам надо добавить еще около двух сотен полигонов на земном шаре, которые также способствовали широкому распространению радиоактивного загрязнения биосферы.

Ядерная энергетика. Первая в мире АЭС (атомная электростанция) была построена в СССР в 1954 году в Обнинске под Москвой. В настоящее время уже около 30 стран производят электроэнергию на АЭС, а темпы прироста этого вида электроэнергии в мире в два раза превышают темпы прироста всех видов электроэнергии, несмотря на то, что ряд стран (Австрия, Россия, Швейцария) заморозили свои ядерно-энергетические программы после Чернобыльской катастрофы. Доля ядерной электроэнергетики в мире составляет 17%. Ведущей в этой области в настоящее время является Франция, которая вырабатывает на АЭС 75% электроэнергии. В России выработка электроэнергии на АЭС составляет около 12%. В списке стран, имеющих АЭС, Россия по производству электроэнергии на АЭС занимает 18-е место. Для сравнения отметим, что США со своими 19% в этом списке находятся на 11-м месте. Одной из экологически важных проблем развития ядерной энергетики является упоминаемая ранее проблема хранения и переработки радиоактивных отходов.

Медицина и наука. Использование изотопов радиоактивных элементов в медицине для диагностики и в лечебных процедурах также способствует широкому территориальному распространению радиационного загрязнения. Если ядерные взрывы практически прекращены, то медицина остается действующим в настоящее время фактором радиационной опасности. Другим действующим до сих пор фактором радиационного загрязнения среды являются многочисленные исследовательские ядерные реакторы, существующие в университетах и научно-исследовательских центрах (лабораториях, институтах и др.) в разных странах мира. Исследовательские реакторы широко используются в экспериментах, при получении изотопов, проведении нейтронно-активационного анализа материалов, создании перспективных типов реакторов и т. д. Столь широкий диапазон работ привел к тому, что к концу 1991 г. в мире было около 500 реакторов, в том числе в США - 94, в СНГ - 66, в Германии - 25, во Франции и Японии - по 19, в Канаде - 14, в Китае - 12.

4. Экология и здоровье человека

4.1 Качество жизни, здоровье и окружающая среда

Общие положения. Здоровье человека как биосоциального вида является не только биологической категорией, а есть важнейший показатель общественного прогресса. Здоровье необходимо рассматривать как общественное богатство не только в социальном, но и в экологическом смысле. Согласно определению Всемирной организации здравоохранения, здоровье человека - это состояние полного физического, духовного и социального благополучия, а не только отсутствие болезней или физических дефектов, как это до сих пор достаточно широко распространено в общественном сознании.

В социально-экономическом аспекте здоровье характеризуется критериями физического и интеллектуального потенциала общества для создания материальных и духовных ценностей. Частное значение здоровья с точки зрения психофизиологии может отражать уровень физической и умственной работоспособности при осуществлении различных видов труда. В медико-биологических исследованиях для оценки здоровья используют показатели физического развития. Функции организма оценивают по показателям физической и умственной работоспособности, а адаптационные резервы - по показателям биохимического, гормонального и иммунного статусов.

Состояние человека характеризуется большим количеством показателей, основными из которых являются следующие:

1) заболеваемость;

2) смертность;

3) средняя продолжительность жизни;

4) физическое и умственное развитие;

5) инвалидность;

6) психологическая комфортность;

7) степень социального благополучия и др.

На протяжении человеческой истории перечисленные показатели претерпели существенные количественные изменения, особенно в прошедшем столетии. Если в начале ХХ века смертность в значительной мере была обусловлена инфекционными заболеваниями, то уже к средине века в нашей стране эти заболевания только на треть определяли смертность благодаря успехам медицины. К концу века влияние этой причины на общую смертность сократилось в 10-15 раз, в то время как на первое место вышли болезни системы кровообращения, а на втором оказались онкологические заболевания.

Понятие качества жизни. Здоровье человека в значительной степени определяется качеством жизни. В настоящее время нет общепринятого критерия качества жизни. Наиболее общую характеристику этого понятия дали шведские ученые Л. Леви и Л. Андерсон в докладе, подготовленном к Всемирной конференции ООН по народонаселению (1974), изданном затем в нашей стране отдельной книгой (Л. Леви, Л. Андерсон. Народонаселение, окружающая среда и качество жизни. - М.: Экономика, 1979), в которой качество жизни рассматривается как совокупность условий физического, умственного и социального благополучия с точки зрения отдельных индивидумов и социальной группы, включая понимание таких состояний, как счастье, удовлетворение потребностей и удовольствие.

Наряду с такой обобщенной оценкой качество жизни можно характеризовать с помощью отдельных компонент жизненной удовлетворенности: состояние здоровья, удачная женитьба, семейные и бытовые условия, работа, возможность получения образования или пребывания на природе, качество окружающей среды, возможность путешествовать и т. д.

Качество окружающей среды. В соответствии со ст. 5 Закона Российской Федерации «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» граждане России имеют право на благоприятную среду обитания (окружающую природную среду, условия труда, проживания, быта, отдыха, воспитания и обучения, питания), факторы которой не должны оказывать опасного и вредного влияния на организм человека настоящего и будущих поколений. Важную роль в воздействии на здоровье человека играют социально-экономические факторы среды. В целом тенденции изменения здоровья населения достаточно точно отражают уровень экономического развития и благосостояния страны. Многие проблемы здоровья имеют глубокие социально-экономические корни, включая региональные аспекты условий и уклада жизни различных народов, тот или иной путь социально-экономического развития, затрагивающий интересы различных слоев общества.

В современных условиях важнейшими факторами формирования здоровья населения России являются последствия кризисного состояния страны, охватившего значительные массы населения. Прежде всего среди этих последствий надо выделить социальную напряженность, в том числе страх перед возможной безработицей, крушение прежней системы ценностных ориентаций у значительной части населения страны, главными среди которых были семья, работа, общественное признание. Эта напряженность, по-видимому, не будет разрешена в ближайшее время из-за активных процессов социальной дифференциации, формирования имущественного неравенства и нерешенных вопросов социальной защиты большей части российского общества. Другим значимым последствием кризисного состояния страны следует назвать углубление экологического кризиса и связанные с ним опасности для здоровья человека нарушенной окружающей среды (загрязненные вода, воздух, почва и, следовательно, некачественные продукты питания и т.п.).

4.2 Заболеваемость населения

Определение понятия. Заболеваемость населения - показатель, статистически определяемый за некоторый период времени как количество впервые заболевших людей, приходящееся на 1, 10 или 100 тыс. человек населения. Статистика заболеваемости населения ведется как по отдельным видам болезней, так и по их группам (сердечно-сосудистые, онкологические, инфекционные и др.). Заболеваемость - это объективное массовое явление возникновения и распространения патологии (от лат. - отклонение от нормы) среди населения, являющееся результатом воздействия генетических и экологических факторов и образа жизни. Все заболевания могут быть разделены на три вида:

1) являющиеся основными причинами смертности;

2) приводящие к различным жизненным ограничениям, включая инвалидность;

3) вызывающие кратковременные расстройства здоровья, которые ввиду массовости наносят значительный экономический ущерб обществу.

4.3 Влияние загрязнения окружающей среды на здоровье человека

Общая характеристика. Качество окружающей среды существенно влияет на здоровье населения. Практически все химические вещества и физические излучения в той или иной степени оказывают вредное воздействие на здоровье людей, причем важным здесь является уровень их присутствия в окружающей среде (концентрация вещества, доза полученной радиации и т.п.). При неблагоприятном воздействии первостепенное значение имеют мутагенный и канцерогенный эффекты. Представляет опасность влияние загрязнения на детородную функцию и здоровье детей. Для большого числа химических веществ характерно воздействие на метаболическую, имунную и другие системы, выполняющие защитные функции организма; их изменение содействует развитию неинфекционных заболеваний, большая доля которых приходится на сердечно-сосудистые и онкологические болезни.

Как свидетельствуют экспериментальные и эпидемиологические исследования, экологические факторы даже при невысоком уровне воздействия могут вызывать значительные расстройства здоровья людей. Загрязнение среды, несмотря на относительно малые концентрации веществ, вследствие большой длительности воздействия (практически на протяжении всей жизни человека) может приводить к серьезным нарушениям в состоянии здоровья, особенно таких малоустойчивых групп, как дети, пожилые люди, больные хроническими болезнями, беременные женщины.

Наиболее опасные загрязнители окружающей среды. Большие объемы поступлений в окружающую среду разнообразных химических веществ, биологических агентов при низком уровне контроля промышленных, сельскохозяйственных, бытовых и прочих загрязнителей не позволяют установить достаточно четко меру опасности для здоровья техногенных загрязнителей, содержащихся в атмосферном воздухе или почве, питьевой воде или продуктах питания.

Однако принято считать, что по степени опасности для здоровья человека среди химических загрязнителей первенство в настоящее время принадлежит тяжелым металлам, хлорированным углеводородам, нитратам, нитритам и нитросоединениям, асбесту, пестицидам. Очень опасными для здоровья являются радионуклиды, токсины микроорганизмов, лекарственные средства (антибиотики и другие, как правило, синтетические химические соединения), а также ряд загрязнителей биологического происхождения: бактерии, вирусы, грибковые, простейшие и паразиты.

Наиболее опасными и токсичными из тяжелых металлов являются кадмий, ртуть и свинец. Установлена связь между количеством обнаруженных в воде и почве кадмия, свинца, мышьяка и уровнями заболеваемости злокачественными новообразованиями различных форм среди населения экологически неблагополучных районов.

Загрязнение кадмием пищевых продуктов, как правило, происходит из-за загрязнения почвы и питьевой воды сточными водами и другими отходами промышленных предприятий, а также при использовании фосфорных удобрений и пестицидов. В воздухе сельских местностей концентрация кадмия в 10 раз превышает уровни естественного фона, а в городской среде нормативы могут быть превышены до 100 раз. Больше всего кадмия человек получает с растительной пищей.

Ртуть, как другой биоцид, относящийся к тяжелым металлам, имеет два типа кругооборота в природе. Первый связан с естественным природным обменом элементарной (неорганической) ртути, второй, так называемый локальный, обусловлен процессами метилирования неорганической ртути, поступающей в окружающую среду в результате хозяйственной деятельности человека. Ртуть применяется в производстве каустической соды, бумажной массы, синтезе пластмасс, в электротехнической промышленности. Широкое применение ртуть имеет в качестве фунгицидов для протравливания посевного материала. Ежегодно до 80 тыс. т ртути в виде паров и аэрозолей выбрасывается в атмосферу, откуда она и ее соединения мигрируют в почву и водоемы.

В современных условиях основным источником загрязнения окружающей среды соединениями свинца является использование этилированного бензина. Естественно, что наибольшие концентрации свинца обнаруживаются в атмосферном воздухе городов и вдоль крупных автострад. В дальнейшем при включении в пищевые цепи свинец может поступать в организм человека с продуктами как растительного, так и животного происхождения. Свинец способен накапливаться в организме, особенно в костной ткани. Имеются сведения о влиянии свинца на рост заболеваний сердечно-сосудистой системы. Экспериментальные данные свидетельствуют, что для развития рака в присутствии свинца требуется в 5 раз меньшее количество канцерогенных углеводородов.

Большую опасность для здоровья человека представляют и лекарственные препараты, в основном антибиотики, широко применяемые в животноводстве. Значимость загрязнения ими продуктов животноводства связана с ростом аллергических реакций у людей на лекарственные препараты. В настоящее время для нужд сельского хозяйства используется 60 наименований антибиотиков отечественного производства. Гораздо более опасны из-за возможного включения в трофические цепи пестициды. В настоящее время разрешены для применения в сельском хозяйстве 66 различных пестицидов, обладающих помимо специфического действия на сельскохозяйственных вредителей неблагоприятными отдаленными последствиями различного рода (канцерогенным, эмбриотоксическим, тератогенным и др.). По данным Национальной академии наук США, токсикологи обладают относительно полной информацией о влиянии на здоровье лишь 10% используемых сейчас пестицидов и 18% используемых лекарств. По меньшей мере 1/3 пестицидов и лекарств не проходит никаких испытаний на токсичность. В отношении всех используемых в мире химикатов проблема еще серьезнее: 80% из них не проходили никаких испытаний.

Общеизвестно, что далеко не безвредными для организма являются нитраты и нитриты. Нитраты, используемые в качестве минеральных удобрений, в самых высоких концентрациях встречаются в зеленых овощах, например, в шпинате, салате, щавеле, свекле, моркови, капусте. Особенно опасны высокие концентрации нитратов в питьевой воде, так как при их взаимодействии с гемоглобином нарушаются его функции переносчика кислорода. Возникают явления кислородного голодания с признаками одышки, асфиксии. В тяжелых случаях отравление может заканчиваться летальным исходом. Экспериментально доказано, что нитраты обладают также мутагенным и эмбриотоксическим действием.

Нитриты, представляющие собой соли азотистой кислоты, давно используются в качестве консерванта при изготовлении колбас, ветчины, мясных консервов. Другая опасность нахождения в продуктах питания нитритов заключается в том, что в желудочно-кишечном тракте под воздействием микрофлоры из нитритов образуются нитросоединения, обладающие канцерогенными свойствами.

Стойкими в экологических цепях оказываются радионуклиды, поступающие в организм человека также в основном с продуктами питания. Из продуктов расщепления урана стронций-90 и цезий-137 (имеющие период полураспада порядка 30 лет) представляют особую опасность: стронций вследствие своего сходства с кальцием очень легко проникает в костную ткань позвоночных, тогда как цезий накапливается в мускульных тканях, замещая калий. Они способны накапливаться в организме в количествах, достаточных для причинения ущерба здоровью, оставаясь в зараженном организме практически всю его жизнь и вызывая канцерогенные, мутагенные и другие заболевания.

Библиографический список

1. Акимова Т. А., Хаскин В. В. Экология: Учебник для вузов. Изд. 2-е, переработ. и доп. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000- 566 С.

2. Вернадский В. И. Биосфера. - М.: Мысль, 1967г.

3. Данилов-Данильян В. И., Лосев К. С. Экологический вызов и устойчивое развитие: Учебное пособие. - М.: Прогресс-Традиция, 2000-418 С.

Размещено на Allbest.ru