Особенности взаимодействия общества и природы

Соединения ванадия

Раздражение верхних дыхательных путей. Изменение легочной ткани. Влияние на обменные процессы и центральную нервную систему

Пятиокись ванадия

Назофарингиты, устойчивый кашель, конъюнктивиты Цветная металлургия

Соединения фтора

Повышение заболеваемости и смертности от рака легкого

Предприятия по производству свинца

Сероводород, углеводоро- Поражение слизистых носоглотки, органов дыхания, ды, в том числе аромати- центральной нервной системы (повышенная утом- ческие (включая бенз(а)пи- ляемость, снижение внимания). Повышение заболе- рен), сернистый газ, серная ваемости раком легкого, бронхов, плевры кислота, окись углерода, аммиак, фенол, бензол, синтетические жирные кислоты, олефины, изопропропил-бензол, ацетон, парафины, спирты

Нефтехимическая промышленность

Предприятия неорганической химии

Предприятия по производству минеральных удобрений

Окислы серы (серный анги- Сильные, трудно заживающие ожоги не коже, дрид, аэрозоль серной кис- специфические поражения кожи. Респираторные лоты), фтористый водород заболевания и фтористые соединения, аммиак, окислы азота, пыль суперфосфата и апатита,

Тяжелые металлы -- металлы с большим атомным весом (свинец, цинк, ртуть, медь, никель, железо, ванадий, кадмий и др.). Они широко используются в промышленности. Тяжелые металлы чрезвычайно ядовиты. Их ионы и некоторые соединения растворимы в воде и могут попадать в организм, где, взаимодействуя с рядом ферментов, подавляют их активность. Таким образом, очень малые их количества чреваты крайне тяжелыми физиологическими и неврологическими последствиями. Основными источниками их служат: металлургические предприятия, сжигание угля, нефти и различных отходов, производство стекла, удобрений, цемента, автотранспорта и пр. Новейшие расчеты показали, что вклад антропогенного свинца составляет 94--97% (остальное -- природные источники), кадмия -- 84--89, меди -- 56--87, никеля -- 66--75, ртути -- 58% и т.д.Синтетические органические соединения. Все сложные молекулы в составе растительных и животных организмов -- это природные органические вещества. Помимо них люди научились получать сотни тысяч органических (в основе которых лежит углерод) соединений, используемых для производства пластмасс, синтетических волокон, искусственного каучука, лакокрасочных покрытий, растворителей, пестицидов, защитных покрытий для дерева и многих других изделий химической промышленности. Такие вещества называют синтетическими органическими соединениями.

Многие из них настолько напоминают природные, что могут усваиваться организмом и взаимодействовать с некоторыми ферментами и другими системами. Именно они и создают проблемы. Организм может оказаться неспособным разлагать их или включать в метаболизм иным путем.В результате они нарушают его функционирование. При определенных дозах возможны острое отравление и смерть. Однако и небольшие дозы, получаемые на протяжении длительного периода, приводят к весьма неприятным эффектам, например, канцерогенному (развитие рака), мутагенному (появлению мутаций), тератогенному (врожденные дефекты у детей). Наиболее опасны галогенсодержащие производные углеродородов -- органические соединения, в которых один или более атомов водорода замещены атомами хлора, брома, фтора или йода. Эти четыре элемента относятся к классу галогенов, отсюда и название веществ. Наиболее распространены содержащие хлор, т.е. хлорсодержащие углеводороды. Их часто применяют при изготовлении пластмасс (например, поливинилхлорида), пестицидов (например, ДДТ), растворителей (например, тетрахлорфенола), электроизоляции (например, полихлорированных бифенилов, или ПХБ), пламягасящих веществ и многих других изделий.

Как тяжелые металлы, так и галогенированные углеводороды особенно опасны ввиду способности к биоаккумуляции, когда малые, кажущиеся безвредными дозы, получаемые в течение длительного периода, накапливаются в организме, создают в итоге токсичную концентрацию и наносят ущерб здоровью.

Биоаккумуляция происходит, во-первых, из-за отсутствия биодеградации. Небиодеградирующие -- не потребляемые и (или) не разрушаемые живыми организмами. К ним относятся ксенобиотики: алюминий и тяжелые металлы, пластмассы, многие галоидоорганические вещества. Особенно опасны те, что токсичны и способны накапливаться в организме. Тяжелые металлы как простые элементы невозможно разрушить или преобразовать в ходе химических процессов. Хлорсодержащие углеводороды разлагаются при очень высокой температуре, но в большинстве случаев в организме нет ферментов, способных их расщепить. Во-вторых, эти вещества легко поглощаются, но если и выводятся, то очень медленно. Организм не способен освобождаться от них с мочой, поскольку тяжелые металлы прочно связываются с белками, а галогенпроизводные углеводороды растворяются в жирах гораздо лучше, чем в воде.

В результате, поступая с пищей и жидкостями, эти вещества удерживаются и накапливаются в теле, как на фильтре. Биоаккумуляция может усугубляться в пищевой цепи, как показано на рис. 2.3. Организмы, находящиеся в ее основе, поглощают химикаты из внешней среды и аккумулируют их в своих тканях.

Рис. 2.3. Биоконцентрирование

При биоаккумуляции в пищевой цепи каждый следующий консу- мент получает более загрязненную пищу, чем предыдущий, и в свою очередь накапливает еще большие концентрации загрязнителя. Например, при прохождении через пищевую цепь концентрация ДДТ может увеличиться в 10 млн раз.

Питаясь этими организмами, животные следующего трофического уровня получают исходно более высокие дозы, накапливается более высокие концентрации и т.д. В результате на вершине данной пищевой цепи концентрация химиката в организмах может стать в 100 тыс. раз выше, чем во внешней среде. Такое накопление вещества при прохождении через пищевую цепь называют биоконцентрированием.

К сожалению, и биоаккумуляцию, и биоконцентрирование трудно заметить до достижения опасного уровня химиката. А тогда уже поздно что-либо предпринимать. Примером может служить синдром Миномата, вызываемый отравлением органическими соединениями ртути, преимущественно метилртутью. Была впервые обнаружена в Японии, в префектуре Кумамото в городе Минамата в 1956 г. Симптомы включают нарушение моторики, парестезию в конечностях,ухудшение внятности речи, ослабление зрения и слуха, а в тяжёлых случаях -- паралич и нарушение сознания, завершающиеся летальным исходом.

Химическое предприятие, расположенное неподалеку, сбрасывало содержащие ртуть отходы в реку, впадающую в залив, где рыбачили жители Минаматы. Оседавшую с детритом ртуть сначала поглощали бактерии, а затем она концентрировалась в пищевой цепи, попадая через рыб к кошкам и людям. Так, в рыбе содержание метилртути составляло от 8 до 36 мг/кг, в устрицах -- до 85 мг/кг, в то время как в воде её содержалось не более 0,68 мг/л. К тому времени, когда ситуация была взята под контроль, погибли около 50 человек и еще 150 получили серьезные заболевания костей и нервной системы.

Ситуацию осложняют и синергические эффекты. Ядохимикаты редко встречаются по отдельности, а два или более ядов дают эффект, во много раз превосходящий сумму действий каждого из них. Это явление называют синергизмом. Чрезвычайно опасный синергический эффект обнаружился совсем недавно. Некоторые галогенированные углеводороды и, возможно, другие химикаты (один фактор) ослабляют иммунную систему, в результате чего организм становится более подверженным действию инфекций и паразитов (второй фактор).

Биологическое загрязнение окружающей среды

Биологическое загрязнение -- это случайное или связанное с деятельностью человека проникновение в эксплуатируемые экосистемы и технологические устройства чуждых им растений, животных и микроорганизмов (бактериологическое).

Основными источниками биологического воздействия являются сточные воды предприятий пищевой и кожевенной промышленности, бытовые и промышленные свалки (рис. 2.4), кладбища, канализационная сеть, поля орошения и др. Из этих источников разнообразные органические соединения и патогенные микроорганизмы попадают в почву, горные породы и подземные воды. Особенно загрязняют среду предприятия, производящие антибиотики, ферменты, вакцины, сыворотки, кормовой белок, биоконцентраты и др., т. е. предприятия промышленного биосинтеза, в выбросах которого присутствуют живые клетки микроорганизмов. К биологическому загрязнению можно также отнести преднамеренную и случайную интродукцию (преднамеренное или случайное переселение особей какого-либо вида животных и растений за пределы естественного ареала в новые для них места обитания), чрезмерную экспансию (территориальное, географическое или иное расширение зоны обитания) живых организмов. Так, в городах наличие свалок, несвоевременная уборка бытовых отходов привели к численному росту синантропных животных: крыс, насекомых, голубей, ворон идр.

Рис. 2.4. Полигон для утилизации бытовых отходов

Полученные в последние годы данные позволяют говорить об актуальности и многогранности проблемы биобезопасности. Так, новая экологическая опасность создается в связи с развитием биотехнологии и генной инженерии. При несоблюдении санитарных норм возможно попадание из лаборатории или завода в окружающую природную среду микроорганизмов и биологических веществ, оказывающих весьма вредное воздействие на биотические сообщества, здоровье человека и его генофонд.

Также одним из видов биологического загрязнения окружающей природной среды является создание бактериологического биологического оружия, которое способно вызвать массовые инфекционные заболевания людей и животных чумой, холерой, сибирской язвой и другими болезнями, даже попадая в их организм в ничтожно малых количествах. Многие бактерии способны образовывать споры, которые могут сохраняться в почве в течение десятилетий.

Загрязнение продуктов питания. При современных интенсивных технологиях производства продуктов питания они все чаще содержат вещества, неблагоприятно сказывающиеся на здоровье людей. Назовем и кратко охарактеризуем некоторые из этих веществ.

Нитраты -- соли азотной кислоты. Нитраты таких металлов, как натрий, калий, кальций, барий, а также аммония называются селитрами. Они широко используются в сельском хозяйстве в виде минеральных удобрений.

Человек нормально переносит 150--200 мг нитратов в день, а вот 500 -- предельно допустимая доза. Для грудного ребенка токсичны уже 10 мг.

Наибольшее количество нитратов (до 70%) поступает в организм с овощами, которые способны накапливать их в больших количествах. Это такие овощи, как шпинат, свекла, редька, кочанный салат, капуста кольраби, щавель, редиска, ревень, укроп. Причем в тепличных условиях растения накапливают нитраты в большей степени, чем в открытом грунте. Во фруктах и ягодах нитраты практически не накапливаются.

Не во всех частях растения нитраты накапливаются с одинаковой интенсивностью. Так, в листьях петрушки, сельдерея, укропа их на 50--60% меньше, чем в стеблях. В соцветиях цветной капусты -- на 70% меньше по сравнению с кочерыжкой. В листовых частях белокочанной капусты их на 30--40% меньше, чем в утолщенных черешках этих листьев, и на 60--70% меньше по сравнению с кочерыжкой. В поверхностной части моркови нитратов на 80% меньше, чем в ее сердцевине. В огурцах и редисе, наоборот, кожура имеет нитратов на 70% больше, чем внутренние слои. У дыни и арбуза нитраты накапливаются ближе к корке.

Потребление нитратов можно снизить, если у огурцов отрезать «хвостик» и очищать от кожицы, у кабачков срезать кожицу, очищенный от кожуры картофель заливать на сутки 1%-ным раствором поваренной соли или аскорбиновой кислоты. Уменьшить содержание нитратов во многих овощах можно вымачиванием в воде в течение двух часов, кипячением.

Тушение овощей снижает содержание нитратов на 10%, жарение картофеля во фритюре -- до 60%. В значительной степени нейтрализовать поступившие в организм нитраты могут ягоды черной или красной смородины, зеленый чай, а также аскорбиновая кислота (по 0,3--0,4 г в сутки).

Нитрозамины -- органические соединения, обладающие сильными канцерогенными и мутагенными свойствами. Применяются в синтезе красителей и лекарственных средств. В большей степени они встречаются в сырокопченых колбасах, ливерной колбасе, жареном беконе, зерне, пиве (больше всего в темном), соленьях.

Патогенные микроорганизмы. Вирусы, бактерии, грибы способны вызывать заболевания человека как сами, так и их токсины. При варке многие из них разрушаются.

Пестициды -- общее название химических соединений, применяемых в сельском хозяйстве для защиты растений от вредителей (патогенных микробов, гельминтов, клещей, насекомых и сорняков). Некоторые из них очень токсичны, способны накапливаться в почве и продуктах питания. Остаточные количества пестицидов могут встречаться практически в любых продуктах: овощах, фруктах, соках, вине, мясе, яйцах, молоке, рыбе, хлебобулочных изделиях.

Холестерин является ненасыщенным спиртом. Повышение его уровня в крови -- один из факторов риска развития атеросклероза, ишемической болезни сердца, гипертонии и многих других заболеваний, в том числе рака молочной железы и толстой кишки.

Верхняя граница нормы содержания холестерина в крови: для мужчин и женщин 30--89 лет -- 235 мг/дл (миллиграммов на децилитр), для мужчин после 40 -- 260 мг/дл, для 40--49-летних женщин -- 250 мг/дл, для 59-летних женщин -- 280 мл/дл, для женщин старше 60 лет -- 295 мл/дл.

Количество холестерина, поступающего с пищей, не должно превышать 300--400 мг (0,3--0,4 г) в сутки.

Аллергены -- вещества, вызывающие аллергическую реакцию. Аллергены могут содержаться в пищевых добавках (красителях, ароматизаторах и т.д.), коровьем молоке, яйцах, рыбе, пшенице, цитрусовых, землянике, клубнике, смородине, меде, шоколаде, орехах и др.

Симптомы аллергической реакции проявляются через 5--10 мин или 3--4 ч после еды, но могут проявиться и через 7--10 суток.

Аллергические реакции чрезвычайно разнообразны. Это может быть общая слабость, озноб, расстройство кишечника, спазм бронхов, головная боль, боль в суставах или во всем теле, нарушение ритма сердечной деятельности, резкое падение кровяного давления, сильна коже, зуд и многое другое. Снижению активности аллергена способствует кулинарная обработка продуктов.

Афлатоксины -- ядовитые вещества, вырабатываемые плесневыми грибами, в основном аспергиллом. Афлатоксины оказывают токсичное действие на печень, почки, нервную систему, являются потенциальными канцерогенами. Плесневые грибы, продуцирующие их, могут содержаться в заплесневелых орехах (грецких, кедровых, кокосовых, миндальных, фундуке и арахисе), в чечевице, абрикосовых косточках, фруктах и хлебе. Причем афлатоксины могут содержаться в продуктах, не имеющих видимой плесени.

Афлатоксины очень устойчивы к температуре, но разрушаются под действием солнечного света, ультрафиолета, химических окислителей, в щелочах. Оптимальная температура для их роста +17 °С. Предельно допустимая доза в пищевых продуктах -- 30 мкг на 1 кг продукта.

Гормоны -- биологически активные соединения, вырабатываемые в организме железами внутренней секреции или специальными клетками. На их основе производят препараты, усиливающие рост, увеличивающие массу животного, поддерживающие беременность у животных, устраняющие нарушения, связанные с задержкой последа, и т.д. Остаточные количества могут попадать с мясными продуктами в организм человека, вызывая различные нарушения.

Антибиотики -- химические соединения, представляющие собой продукты обмена веществ микроорганизмов. Они способны избирательно подавлять рост и развитие других микроорганизмов. Антибиотиками называют также антибактериальные вещества, извлекаемые из растительных и животных клеток. В животноводстве используются с лечебно-профилактическими целями. Остаточные их количества, попадая с мясными продуктами в организм человека, могут вызывать различные нарушения.

Тяжелые металлы -- металлы с удельным весом более 4,5 г/см3 (свинец, никель, кадмий, мышьяк, медь, ртуть, цинк и др.). Тяжелые металлы токсичны для человека. Много накапливают их следующие продукты: печень, почки, рыба, моллюски, ракообразные, масло сливочное, маргарин, животные жиры, грибы, крупы, чай, орехи и др.

Размещено на Allbest.ru