Глава 1. ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОПАСНОСТИ

Понятие “опасность”. Воздействия, способные вызывать негативные нарушения в самочувствии и здоровье людей, называются опасностями.
Опасность — это свойство элементов системы “человек - среда обитания”, способное причинять ущерб людям, природной среде и материальным ресурсам.
Все опасности по источникам их возникновения принято делить на естественные и антропогенные.
Естественные опасности возникают при стихийных явлениях в биосфере — таких, как землетрясения, наводнения, ураганы, циклоны, лавины.
Характерной особенностью естественных опасностей является неожиданность их возникновения, хотя некоторые из них человек научился предсказывать, например, ураганы, пунами. Естественные опасности относительно стабильны по времени и силе воздействия.
Возникновение антропогенных опасностей связано, прежде всего, с активной техногенной деятельностью человека.
Источниками антропогенных опасностей являются люди, а также технические средства, здания, сооружения, транспортные магистрали — все, что создано человеком. Ущерб от антропогенных опасностей тем выше, чем больше плотность и энергетический уровень используемых техногенных средств.
Рост негативного влияния, как правило, обусловлен нарушениями технологических рекомендаций, трудовой дисциплины и, что самое главное, — отсутствием необходимых знаний о причинах возникновения опасностей и о последствиях, возникающих в зонах действия опасностей.
По характеру воздействия на человека все опасности разделяются на вредные и травмирующие.
Вредные воздействия приводят к ухудшению самочувствия человека или к заболеванию (если воздействие продолжительно). Сюда относятся: воздействие токсичных веществ, содержащихся в атмосферном воздухе, воде, продуктах питания; недостаточность освещения; повышенная или пониженная температура воздуха; снижение содержания кислорода в воздухе помещения.
Аналогично влияние на организм повышенного шума, вибраций, электромагнитных полей, ионизирующих излучений. Так, работа при недостаточном освещении приводит к более быстрому (в 1,5-2 раза) утомлению, а в условиях повышенных температур снижается производительность труда, организм обезвоживается, теряя с водой витамины и соли.
При этом снижается защитная реакция организма, возникают сердечно-сосудистые заболевания.
Травмирующие воздействия приводят к травмам и гибели людей при однократном действии, характеризуются неожиданностью и быстротой. Электрический ток, падающие предметы, действие подвижных частей различных установок и средств транспорта, падение, разгерметизация систем повышенного давления, часто приводящая к взрывам и пожарам, — все это травмирующие факторы.
Ежегодно в мире в сфере промышленного производства погибает до 200 тыс. человек, травмы различной тяжести получают около 120 млн человек.
К негативным воздействиям на организм человека относят также острые и хронические отравления.
Острым отравлением называют заболевание, возникающее после однократного воздействия токсичного вещества на организм человека. Обычно это происходит при авариях, когда содержание токсичных веществ в атмосферном воздухе резко возрастает, или при употреблении продуктов, содержащих большое количество токсинов.
На производстве и в быту регистрируют пищевые отравления пестицидами, метиловым спиртом, различными растворителями.
Хроническим отравлением называют заболевание, развивающееся после систематически длительного воздействия токсичных веществ в дозах, значительно меньших, чем при остром отравлении. Например, в организме человека постепенно накапливаются соединения свинца и марганца, а также пары ртути.
Последствия воздействия опасностей. При действии травмирующих факторов на человека возникают негативные последствия, которые можно разделить на первичные и отдаленные.
Первичные последствия характерны для травмоопасных воздействий и острых отравлений. Они сопровождаются различными травмами или гибелью людей.
Отдаленное действие вредных факторов проявляется через заболевания, сокращение продолжительности жизни, снижение рождаемости и ухудшение здоровья новорожденных и детей.
Загрязнение среды обитания стало одной из основных причин сокращения продолжительности жизни населения России. Если в 1965 г. продолжительность жизни мужчин составляла 65 лет, то в 1995 г. она снизилась до 57,3 года. Возросла младенческая смертность, в странах СНГ она составляет 25 случаев на 1 тыс. новорожденных. 10 % новорожденных России появляются на свет с дефектами и уродствами. По данным Российской академии медицинских наук, в Москве 70 % детей имеют ослабленное здоровье.
Оценивая последствия воздействия опасностей на людей, следует признать, что уровень гибели от них ежегодно растет. Опасно негативное действие вредных факторов и для будущих поколений.
На всех этапах своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. С возникновением высокоиндустриального общества вмешательство человека в природу резко усилилось, стало опасным и грозит в ближайшем будущем превратиться в глобальную угрозу для человечества.
Выделяют несколько наиболее существенных процессов, ухудшающих экологическую ситуацию на планете. Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды не свойственными ей веществами химической природы. Среди них — газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. В частности, накопление углекислого газа в атмосфере усиливает нежелательную тенденцию повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, что может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и отрицательное влияние загрязнения почвы пестицидами.
В последнее десятилетие экологическое загрязнение многих регионов Земли стало причиной резкого роста заболеваний населения, повышенной детской смертности и нарушений психофизического развития подрастающего поколения. В последующих разделах рассмотрены основные факторы, оказывающие влияние на состояние биосферы.

1.1. Химическое загрязнение атмосферы
1.2. Загрязнение естественных водоемов и океанов
1.3. Проблема опустынивания
1.4. Экология городов
1.5. Сочетанное действие неблагоприятных факторов среды
1.6. Российская система экологической безопасности
1.7. Состояние биосферы и здоровье

1.1. Химическое загрязнение атмосферы

Человек загрязнял атмосферу тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительными. Начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, ибо люди обитали небольшими группами, сохраняя нетронутой природную среду. И даже значительное сосредоточение людей на сравнительно небольших территориях не сопровождалось серьезными последствиями. За последние 100 лет ситуация значительно ухудшилась.
В настоящее время выделяются три основные источника загрязнения атмосферы: промышленность, транспорт и котельные, которые потребляют более 70 % ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха в разных регионах различна. Общепризнано, что наиболее сильно загрязняют воздух теплоэлектростанции (ТЭС), вместе с дымом выбрасывающие в воздух сернистый и углекислый газ, а также металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, в результате деятельности которых в воздух попадают оксиды азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка. В этот список можно включить, кроме того, химические и цементные заводы.
Атмосферные загрязнители подразделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения первичных. Так, сернистый газ окисляется в атмосфере до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. В результате реакции серного ангидрида с аммиаком возникают кристаллы сульфата аммония. Аналогичным образом — путем химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы — образуются другие вторичные загрязнители.
Вредные примеси пирогенного происхождения, содержащиеся в промышленных выбросах. Наибольший ущерб из них наносят следующие:
Оксид углерода. Образуется при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Активно реагирует с составными частями атмосферы, способствует повышению температуры на планете и созданию парникового эффекта. Ежегодно в атмосферу поступает не менее 1250 млн т этого газа.
Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд. Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах.
Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет тем самым заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшимися в местах оседания капель серной кислоты. Предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.
Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтяные промыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями сероводород и сероуглерод подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.
Оксиды азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоеди-нения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксидов азота, поступающих в атмосферу, составляет около 20 млн т/год.
Соединения фтора. Источники загрязнения — предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторсодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений — фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.
Соединения хлора. Поступают в атмосферу с химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлорсодержащие пестициды, органические красители, соду, гидролизный спирт, хлорную известь. Токсичность хлора определяется видом соединения и его концентрацией.
В металлургической промышленности при выплавке чугуна и переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т передельного чугуна выделяется, кроме 12,7 кг сернистого газа, еще 14,5 кг пылевых частиц, которые включают соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, а также пары ртути и редких металлов.
Аэрозольное загрязнение атмосферы. Аэрозоли состоят из твердых или жидких частиц, находящихся в воздухе (или другой газовой среде) во взвешенном состоянии. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для живого организма, а у людей они вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц — 11-51 мкм. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены ниже:

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, а также обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в них обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже — оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена; встречается асбест.
Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Такая пыль образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и подобных предприятиях.
Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы — искусственные насыпи из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, а также ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат и массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (1250-3000 т взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 12 тыс. м3 условного оксида углерода и более 1150 т пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств — измельчение и химическая обработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов — всегда сопровождаются выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу.
К атмосферным загрязнителям относят и углеводороды, источник которых — промышленные предприятия и транспорт. Насыщенные и ненасыщенные углеводороды подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы — часто в виде аэрозольных частиц.
При определенных погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха. Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия — расположение слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует движению воздушных масс и задерживает перенос примесей вверх. Вредные выбросы при этом сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у поверхности земли резко возрастает, что является одной из причин образования фотохимического тумана.
Фотохимический туман. Фотохимический туман, или смог, — это многокомпонентная смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: если в атмосфере высока концентрация оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, при интенсивной солнечной радиации и безветрии, а также в случаях очень слабого обмена воздуха в приземном слое при мощной повышенной инверсии в течение не менее суток. Устойчивая безветренная погода (в июне-сентябре, реже — зимой) создает условия для высокой концентрации реагирующих веществ.
В ясную погоду под влиянием солнечной радиации происходит расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. При соединении атомарного кислорода с молекулярным кислородом возникает озон. Казалось бы, последний должен окислять оксид азота, снова превращаясь в молекулярный кислород, а оксид азота, в свою очередь, — в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакцию с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи, образуя осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. В ночное время этот процесс прекращается.
Озон также вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. Они крайне опасны, поскольку воздействуют на дыхательную и кровеносную системы организма человека и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем.
Загрязнение атмосферы выбросами промышленных предприятий и подвижными источниками выбросов. Степень загрязнения воздуха основными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленного развития города. Максимальные концентрации характерны для городов с населением более 500 тыс. человек. Загрязнение воздуха специфическими веществами зависит от вида промышленности, развитой в городе. Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслей промышленности, то создается очень высокий уровень загрязнения воздуха.
Для того, чтобы по результатам наблюдений определить качество воздуха, измеренные значения концентраций вредных веществ сравнивают с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией.
В последние десятилетия в связи с быстрым развитием автотранспорта и авиации существенно увеличилась доля выбросов, поступающих в атмосферу от подвижных источников: грузовых и легковых автомобилей, тракторов, тепловозов и самолетов. Согласно оценкам, в городах на долю автотранспорта приходится (в зависимости от уровня развития в данном городе промышленности и числа автомобилей) от 30 до 70 % общей массы выбросов.
Автотранспорт. Основной вклад в загрязнение атмосферы вносят автомобили, работающие на бензине (на их долю приходится около 75 %), самолеты (около 5 %), автомобили с дизельными двигателями (около 4 %), тракторы и другие сельскохозяйственные машины (около 4 %), железнодорожный и водный транспорт (около 2 %).
Наибольшее количество загрязняющих веществ выбрасывается при разгоне автомобиля, а также при движении с малой скоростью. Относительная доля (от общей массы выбросов) углеводородов и оксида углерода наиболее высока при торможении и на холостом ходу, а доля оксидов азота — при разгоне. Из этих данных следует, что автомобили особенно сильно загрязняют воздушную среду при частых остановках и при движении с малой скоростью.
Создаваемые в городах системы движения в режиме “зеленой волны”, которые существенно сокращают число остановок транспорта на перекрестках, призваны снизить загрязнение атмосферного воздуха. Большое влияние на качество и количество выбросов примесей оказывает режим работы двигателя, в частности, соотношение между массами топлива и воздуха, момент зажигания, качество топлива, отношение поверхности камеры сгорания к ее объему и др. При увеличении отношения массы воздуха и топлива, поступающих в камеру сгорания, сокращаются выбросы оксида углерода и углеводородов, но возрастает выброс оксидов азота.
Несмотря на то, что дизельные двигатели более экономичны и таких веществ, как оксид углерода (СО), диоксид азота (N02), выбрасывают не более, чем бензиновые, они дают существенно больше дыма (преимущественно несгоревшего углерода, который, к тому же, обладает неприятным запахом, создаваемым некоторыми несгоревшими углеводородами). А если учесть, что дизельные двигатели производят сильный шум, становится понятно, что они воздействуют на здоровье человека гораздо больше, чем бензиновые двигатели.
Двигатели самолетов. Хотя суммарный выброс загрязняющих веществ двигателями самолетов сравнительно невелик (для города, страны), в районе аэропорта эти выбросы вносят определяющий вклад в загрязнение среды. К тому же турбореактивные двигатели (как и дизельные) при посадке и взлете выбрасывают хорошо заметный глазу шлейф дыма.
Согласно полученным данным, значительная часть топлива тратится на выруливание самолета к взлетно-посадочной полосе (ВПП) перед взлетом и на заруливание с ВПП после посадки (по времени в среднем — около 22 мин). Доля несгоревшего и выброшенного в атмосферу топлива при рулении намного больше, чем в полете. Существенного уменьшения выбросов можно добиться, помимо улучшения работы двигателей (распыление топлива, обогащение смеси в зоне горения, использование присадок к топливу, впрыск воды и др.), путем сокращения времени работы двигателей на земле и числа работающих двигателей при рулении (только за счет последнего достигается снижение выбросов в 3-8 раз).
В течение последних 10-15 лет большое внимание уделяется исследованию эффектов, которые возникают в связи с полетами сверхзвуковых самолетов и космических кораблей. Эти полеты сопровождаются загрязнением стратосферы оксидами азота и серной кислотой (сверхзвуковые самолеты), а также частицами оксида алюминия (транспортные космические корабли). Поскольку перечисленные загрязняющие вещества разрушают озон, то первоначально создалось мнение (подкрепленное соответствующими модельными расчетами), что планируемый рост числа полетов сверхзвуковых самолетов и транспортных космических кораблей приведет к существенному уменьшению содержания озона, с последующим губительным воздействием ультрафиолетовой радиации на биосферу Земли. Однако тщательный анализ этой проблемы позволил сделать заключение о слабом влиянии выбросов сверхзвуковых самолетов на состояние стратосферы.
Более сильное воздействие на озонный слой и глобальную температуру воздуха могут оказать хлорфторметаны (ХФМ), например, фреон-11 и фреон-12 — газы, выделяющиеся, в частности, при испарении аэрозольных препаратов. Поскольку ХФМ очень инертны, то они распространяются и долго живут не только в тропосфере, но и в стратосфере.
В заключение можно отметить, что все эти антропогенные эффекты перекрываются в глобальном масштабе естественными факторами — например, загрязнением атмосферы, вулканическими извержениями.
Шумы. Это одно из вредных для человека загрязнений атмосферы. Раздражающее воздействие звука (шума) на человека зависит от интенсивности, спектрального состава и продолжительности воздействия. Шумы со сплошными спектрами действуют менее раздражающе, чем шумы узкого интервала частот. Наибольшее раздражение вызывает шум в диапазоне частот 3000-5000 Гц.
Работа в условиях повышенного шума на первых порах вызывает быструю утомляемость, обостряет слух на высоких частотах. Затем человек как бы привыкает к шуму, чувствительность к высоким частотам резко падает, начинается ухудшение слуха, которое постепенно переходит в тугоухость и глухоту. При интенсивности шума 125-140 дБ возникают вибрации в мягких тканях носа и горла, а также в костях черепа и зубах; если интенсивность превышает 140 дБ, то начинают вибрировать грудная клетка, мышцы рук и ног; появляется боль в ушах и в голове, развиваются крайняя усталость и раздражительность. При уровне шума свыше 160 дБ может произойти разрыв барабанных перепонок.
Однако шум губительно действует не только на слуховой аппарат, но и на центральную нервную и сердечно-сосудистую системы человека, служит причиной многих других заболеваний.
Мощным источником шума являются вертолеты и самолеты, особенно сверхзвуковые. Наиболее острый характер проблема шума приобрела в связи с эксплуатацией сверхзвуковых самолетов. С ними связаны шумы, звуковой удар и вибрация жилищ вблизи аэропортов. Современные сверхзвуковые самолеты порождают шумы, интенсивность которых значительно превышает предельно допустимые нормы.
Влияние загрязнения атмосферы на человека, растительный и животный мир.
Все загрязняющие атмосферный воздух вещества в большей или меньшей степени оказывают отрицательное влияние на здоровье человека. Эти вещества попадают в организм преимущественно через дыхательную систему. Органы дыхания страдают от загрязнения непосредственно, поскольку до 50 % частиц радиусом 0,01-0,1 мкм, проникающих в легкие, осаждаются в них.
В организме частицы вызывают токсический эффект, поскольку они:
- токсичны (ядовиты) по своей химической или физической природе;
- служат помехой для одного или нескольких механизмов, с помощью которых нормально очищается респираторный (дыхательный) тракт;
- являются носителями поглощенного организмом ядовитого вещества.
В некоторых случаях воздействие одних загрязняющих веществ в комбинации с другими приводит к более серьезным расстройствам здоровья, чем воздействие каждого из них в отдельности. Большую роль играет продолжительность воздействия.
Статистический анализ позволил достаточно надежно установить зависимость между уровнем загрязнения воздуха и такими заболеваниями, как поражение верхних дыхательных путей, сердечная недостаточность, бронхит, астма, пневмония, эмфизема легких, а также болезни глаз. Резкое повышение концентрации примесей, сохраняющееся в течение нескольких дней, увеличивает смертность людей пожилого возраста от респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний.
Оксид углерода. Концентрация СО, превышающая предельно допустимую, приводит к физиологическим изменениям в организме человека. Объясняется это тем, что СО — исключительно агрессивный газ, легко соединяющийся с гемоглобином. В результате реакции образуется карбоксигемоглобин, повышение содержания которого в крови (сверх нормы, равной 0,4 %) сопровождается:
- ухудшением остроты зрения и способности оценивать длительность интервалов времени;
- нарушением некоторых психомоторных функций головного мозга (при содержании 2-5 %);
- изменениями деятельности сердца и легких (при содержании более 5 %);
- головными болями, сонливостью, спазмами, нарушениями дыхания и в некоторых случаях смертью (при содержании более 10 %).
Степень воздействия оксида углерода на организм зависит не только от его концентрации, но и от времени пребывания (экспозиции) человека в загазованном СО воздухе. К счастью, образование карбоксигемоглобина в крови — процесс обратимый: после прекращения вдыхания СО начинается его постепенный вывод из крови; у здорового человека содержание СО в крови каждые 3-4 ч уменьшается в 2 раза.
Оксид углерода — очень стабильное вещество, время его жизни в атмосфере составляет 2-4 мес. При ежегодном поступлении 350 млн т концентрация СО в атмосфере должна была бы увеличиваться примерно на 30 тыс. т/год. Однако этого, к счастью, не наблюдается, чем человечество обязано, в основном, почвенным грибам, очень активно разлагающим СО (положительную роль играет также переход СО в СО2).
Диоксид серы (SO2) и серный ангидрид (S03) в комбинации со взвешенными частицами и влагой оказывают наиболее вредное воздействие на живые организмы. S02 — бесцветный и негорючий газ; в смеси с твердыми частицами (при концентрации дыма 150-200 мкг/м3) приводит к нарастанию симптомов затрудненного дыхания и обострению болезней легких, а при концентрации дыма 500-750 мкг/м3 резко увеличивается число больных и повышается количество смертельных исходов.Оксиды азота и некоторые другие вещества. Оксиды азота (наиболее ядовит — NO2), соединяясь при участии ультрафиолетовой солнечной радиации с углеводородами (среди которых наибольшей реакционной способностью обладают олефины), образуют пероксил-ацетилнитрат (ПАН) и другие фотохимические окислители, в том числе пероксибензоил-нитрат (ПБН), озон (Оз), перекись водорода (Н202), N02. Эти окислители — основные составляющие смога, который часто возникает в сильно загрязненных городах, расположенных в низких широтах северного и южного полушарий.
Оценка скорости фотохимических реакций, приводящих к образованию ПАН, ПБН и озона, показывает, что в ряде южных городов летом в околополуденные часы (когда велик приток ультрафиолетовой радиации) эти скорости превосходят значения, при которых начинает образовываться смог. Так, в Алматы, Ереване, Тбилиси, Ашхабаде, Баку, Одессе и других городах при наблюдаемых уровнях загрязнения воздуха максимальная скорость образования СО достигала 0,70-0,86 мг/м3 в час, в то время как смог возникает уже при скорости 0,35 мг/м3 в час.
При высокой концентрации ПАН выпадает на землю в виде клейкой жидкости, губительно действующей на растительный покров.
Все окислители — в первую очередь ПАН и ПБН — сильно раздражают слизистую оболочку глаз и вызывают воспаление. В комбинации с озоном эти вещества раздражают носоглотку, приводят к спазмам сосудов, а при высокой концентрации (свыше 3-4 мг/м3) вызывают сильный кашель.
Назовем некоторые другие загрязняющие воздух вещества, вредно действующие на человека. Установлено, что у людей, профессионально имеющих дело с асбестом, повышена вероятность раковых заболеваний. Бериллий оказывает вредное воздействие на дыхательные пути, а также на кожу и глаза. Пары ртути нарушают работу центральной нервной системы и почек. Поскольку ртуть может накапливаться в организме, то в конечном итоге ее воздействие приводит к расстройству умственных способностей человека.
В городах вследствие увеличивающегося загрязнения воздуха неуклонно растет число больных, страдающих хроническим бронхитом, эмфиземой, раком легких, различными аллергическими заболеваниями.
Влияние радиоактивных веществ на живые организмы. Некоторые химические элементы радиоактивны: процесс их самопроизвольного распада с превращением в элементы с другими порядковыми номерами сопровождается излучением. При распаде радиоактивного вещества (РВ) его масса с течением времени уменьшается. Теоретически вся масса радиоактивного элемента исчезает за бесконечно большое время.
Периодом полураспада называется время, по истечении которого масса уменьшается вдвое. Период полураспада для разных РВ варьирует в широких пределах, составляя от нескольких часов до миллиардов лет.
Борьба с радиоактивным загрязнением среды может носить лишь предупредительный характер, поскольку не существует способов биологического разложения и других механизмов, позволяющих нейтрализовать этот вид заражения природной среды. Наибольшую опасность представляют РВ с периодом полураспада от нескольких недель до нескольких лет: этого времени достаточно для проникновения таких веществ в организм растений и животных.
Распространяясь по пищевой цепи (от растений к животным), РВ поступают в организм человека вместе с продуктами питания и могут накапливаться в количестве, способном нанести вред здоровью.
Наиболее опасны среди РВ изотопы стронция (90Sr) и цезия (137Cs), они образуются при ядерных взрывах в атмосфере, а также поступают в окружающую среду с отходами атомной промышленности. Благодаря химическому сходству с кальцием 90Бглегко проникает в костную ткань позвоночных, тогда как 137Сs накапливается в мышцах.
Излучение РВ оказывает губительное воздействие на организм человека — ослабляет иммунитет, снижает сопротивляемость инфекциям. Результатом является уменьшение продолжительности жизни, сокращение показателей естественного прироста населения вследствие временной или полной стерилизации. Отмечено поражение генов, при этом последствия проявляются лишь в последующих — втором или третьем — поколениях.
Тяжесть последствий облучения зависит от количества поглощенной организмом энергии, излученной радиоактивным веществом (радиации). Единицей этой энергии служит 1 рад — доза облучения, при которой 1 г живого вещества поглощает 10-5 Дж энергии.
Установлено, что при дозе, превышающей 1000 рад, наступает смерть; в случае получения дозы величиной 100 рад человек выживает, однако значительно возрастает вероятность возникновения онкозаболевания, а также полной стерилизации.
Наибольшее загрязнение вследствие радиоактивного распада вызвали взрывы атомных и водородных бомб, испытание которых особенно широко проводилось в 1954-1962 гг.
Второй источник радиоактивных примесей — атомная промышленность. Примеси поступают в окружающую среду при добыче и обогащении ископаемого сырья, использовании его в реакторах, переработке ядерного горючего в установках.
Наиболее серьезное загрязнение среды связано с работой заводов по обогащению и переработке атомного сырья. Для дезактивации радиоактивных отходов до их полной безопасности необходимо время, равное примерно 20 периодам полураспада (это около 640 лет для 137Cs и 490 тыс. лет для 239Ru). Вряд ли можно поручиться за герметичность контейнеров, в которых отходы хранятся в течение столь длительного времени.
Таким образом, хранение отходов атомной энергетики — это наиболее острая проблема охраны окружающей среды от радиоактивного заражения. Теоретически, правда, возможно создание атомных электростанций с практически нулевым выбросом радиоактивных примесей. Но в этом случае производство энергии на атомной станции оказывается существенно более дорогим, чем на тепловой электростанции.
Поскольку производство энергии, основанное на ископаемом топливе (уголь, нефть, газ), также сопровождается загрязнением среды, а запасы такого топлива ограничены, большинство исследователей, занимающихся проблемами энергетики и охраны среды, пришли к выводу: атомная энергетика способна не только удовлетворить возрастающие потребности общества в энергии, но и обеспечить охрану природной среды и человека лучше, чем это может быть осуществлено при производстве такого же количества энергии на основе химических источников (сжиганием углеводородов). При этом особое внимание следует уделить мероприятиям, исключающим риск радиоактивного загрязнения среды (в том числе и в отдаленном будущем), в частности, необходимо обеспечить независимость органов по контролю за выбросами от ведомств, ответственных за производство атомной энергии.
Предельно допустимая доза ионизирующей радиации не должна превышать удвоенного среднего значения дозы облучения, которому человек подвергается в естественных условиях. При этом предполагается, что люди хорошо приспособились к естественной радиоактивности среды. В среднем доза ионизирующей радиации, получаемой за год каждым жителем планеты, колеблется между 50 и 200 мрад.
Известны группы людей, которые живут в районах с высокой радиоактивностью, значительно превышающей среднюю на нашей планете (так, в одном из районов Бразилии жители за год получают около 1600 мрад, что в 10-20 раз больше средней дозы облучения).
Последствия Чернобыльской аварии до сих пор сказываются на жизни миллионов граждан России, Украины и Беларуси, и международная помощь в решении порожденных ею долгосрочных проблем остается крайне необходимой. Об этом говорилось в отчете ООН “Последствия атомной аварии на Чернобыльской АЭС для жизни людей — стратегия восстановления”.
В результате Чернобыльской аварии радиоактивному заражению подверглась значительная часть территорий Беларуси, Украины и России. Уровень радиоактивного загрязнения этих территорий значительно превышает естественную радиоактивность среды. При этом отмечается очаговость зон радиоактивного загрязнения, т. е. участки с высоким уровнем радиоактивности соседствуют с незараженными участками.
По данным Министерства здравоохранения Украины, из 800 тыс. принимавших участие в ликвидации последствий аварии 25 тыс. уже умерли. Около 200 тыс. человек продолжают проживать на территориях с высоким уровнем радиоактивного загрязнения.