|
Лекція 4. Вплив на людський організм антропогенних порушень біосфери - Визначення поняття забруднення, типи класифікацій забруднюючих агентів.
- Антропогенне забруднення атмосферного повітря. Основні джерела забруднення атмосферного повітря.
- Глобальні екологічні проблеми (озонові діри, парниковий ефект, кислі дощі) та їх вплив на здоров’я людини.
- Вплив антропогенних чинників (хімічних речовин) забруднення атмосфери на стан здоров’я людей. Проблема забруднення атмосферного повітря виникла у зв’язку з розвитком промислового виробництва. Особливої гостроти вона набула у другій половині ХХ ст., в період науково–технічної революції, яка характеризується надзвичайно високими темпами росту промислового виробництва, споживання електроенергії та використання моторних транспортних засобів.
Науково–технічний прогрес у промисловому виробництві призвів до розширення використання природних ресурсів. Перелік хімічних елементів, які застосовує людина у промисловому виробництві, суттєво збільшився за останнє десятиліття. Якщо на початку ХХ ст. використовували 19 хімічних елементів, то в середині століття у промисловому виробництві було задіяно близько 50, а в 70–х роках — понад 100. Ці зміни у промисловому виробництві, зрозуміло, що відбилися на складі промислових викидів, що призвело до якісно нового забруднення атмосферного повітря, а саме, аерозолями важких металів і рідкісних металів.
Всесвітня організація охорони здоров’я дає таке визначення забруднення — це поява у довкіллі людини забруднюючих речовин чи будь–яких інших агентів (від вірусів до звукових хвиль надмірної інтенсивності), які безпосередньо чи опосередковано негативно впливають на людину і створене нею для власних потреб штучне середовище.
Саме такий підхід притаманний більшості людей, які знаходяться на антропоцентричних позиціях (людина є вінцем природи). У екологічному визначені поняття забруднення зроблено спробу відійти від антропоцентризму, при цьому екологи наголошують, що забруднення стосується не лише людей і створеного ними штучного середовища, а і сукупності всіх видів у біосфері та Землі з ближнім космосом. При такому підході забруднення трактується як внесення у довкілля, виникнення чи раптове підвищення у ньому значень чи концентрацій хімічних, фізичних, біологічних, інформаційних чи будь–яких інших традиційних чи новостворених агентів і факторів, що спричинює втрату рівноваги і завдає шкоди частині чи більшості видів екосистеми, де сталося це явище.
Забруднення поділяються на природні і антропогенні.
Прикладом перших є пил і гази під час виверження вулкана, вода у періодичних паводках, несподіваний заморозок чи навіть сніг для квітучих вишень, вірус грипу чи нашестя сарани тощо.
Більш серйозною небезпекою є антропогенні, створені чи спричинені людиною забруднення. Антропогені забруднюючі речовини або агенти за тривалістю дії на біосферу поділяється на стійкі і нестійкі.
Стійкі — це незруйновані біосферою за короткий час без негативних наслідків для неї. До них належать метали, пластмаси, поліетилени.
Нестійкі — ті, що зникають або модифікуються до безпечного стану під впливом біосфери чи фізичних умов на поверхні Землі (целюлоза).
Для потреб практики забруднюючі агенти найчастіше поділяють за походженням на промислові і непромислові (сільськогосподарські). У межах промислових забруднень виділяють окремо механічні (метали, вироби з пластмаси), хімічні (гази, рідкі сполуки і штучні речовини), фізичні (усі види полів, хвиль і випромінювань), біологічні (створені чи модифіковані впливом людини найпростіші, рослини, тварини (трансгенна картопля, тварини)).
Джерела антропогенного забруднення атмосфери.
Загальний сучасний рівень техногенного забруднення атмосфери досягає порядку 1 млрд. т. аерозолів та газових викидів і 300-500 млн. т. пилу. Вміст забруднювачів атмосфери над містом приблизно в 15 разів більший, ніж в сільській місцевості, і в 150 разів більший ніж над океаном.
В індустріально розвинених країнах у відсотковому відношенні джерела забруднення поділяються наступним чином:
1. Транспорт — 59%
2. Спалювання викопного пального і дерева — 28%
3. Чорна і кольорова металургія — 13%
4. Інші джерела — 10%.
Відомо, що понад 40% оксиду вуглецю, 46% вуглеводів і близько 30% оксидів азоту від загальної кількості цих речовин, які попадають в атмосферу припадає на транспорт. Автотранспорт є джерелом викидів в атмосферу і тетраетилсвинцю.
Паливно–енергетичний комплекс є основним джерелом постачання в атмосферу СО2 і сірчаного газу.
Підприємства енергетики і металургії викидають у атмосферу основну кількість оксидів азоту (72%), сірчистий ангідрид.
Глобальні екологічні проблеми та їх вплив на організм людини.
Висока концентрація забруднюючих речовин призвела до появи глобальних екологічних проблем якими є парниковий ефект, озонові діри, кислотні дощі.
Озонова діра — це зона стратосфери над Антарктидою з дуже зменшеною від нормального значення для цих висот концентрацією озону. Вона виникає під час антарктичної зими, досягаючи максимуму у самосу її закінченні. Потім поступово поповнюється, а влітку антарктична стратосфера повертається до норми. У момент найбільшого розміру “озонова діра” останніми роками подекуди навіть виходить за межі континенту Антарктиди, зумовлюючи помітне зменшення кількості озону над Південної Австралією і Новою Зеландією. Причиною зникнення озону є сполуки хлору і фтору. Вивчали озоносферу над Антарктидою з 1957 р. вчені Великобританії.
У процесах утворення і розпаду озону в незабрудненій атмосфері найактивнішу роль відіграють 2 з 3 ультрафіолетів А.В.С. Усі короткохвильові фотони у сонячному випромінюванні вчені поділяють на такі:
1. Ультрафіолет А, який непогано проходить крізь атмосферу, має помітну енергію, хімічно (але м’яко) діє на клітини нашої шкіри, бере участь в утворенні вітамінів групи Д, викликає характерну засмагу. Шкідливий лише у надмірних дозах;
2. Ультрафіолет В з більшою на 20-40% енергією фотонів. На жаль, вона виявляється цілком достатньою для розщеплення зв’язків у біомолекулах, чим пошкоджує клітини і призводить до небажаних мутацій (частина яких веде до раку шкіри — меланоми). Якщо вилучити з повітря озон, то решта газів погано поглинає цей вид ультрафіолету, його шкідлива дія на біосферу стане дуже небезпечною;
3. Ультрафіолет С ще з більшою енергією фотонів. На щастя, їх кількість мала, і частина газів повітря поглинає цей “третій” ультрафіолет.
У процесі поглинання парним киснем О2 УФ–С у верхній стратосфері вилучається цей небезпечний фотон і утворюється 2 атоми кисню. Останні приєднуються до цілих молекул “парного” кисню і утворюють уже триатомну молекулу озону. Максимальна концентрація якого спостерігається на висотах 20–30 км.
Озон чудово поглинає УФ–В, розпадаючись на атом кисню і молекулу парного кисню. У незабрудненій стратосфері кількість сполук які є ворогами озону мала і тому до недавнього часу озоновий щит був надійним захистом життя на планеті.
Іншою екологічної катастрофою, яка чекає на населення ймовірно, вже через 20–30 років є техногенне перегрівання атмосфери — це парниковий ефект, спричинений вуглекислим газом.
Парникові гази, до яких належить водяна пара, СО2, приземний озон. Окис азоту і метан виконують роль плівки, що впливає на явище випромінювання теплових хвиль у космос.
Наслідки:
1. Підвищення середньої температури повітря і зсув сприятливих для зернових зон у полярному напрямі. Навіть за збереження рівня опадів це зменшить врожаї, бо на цих широтах лежать не чорноземи, а бідні на гумус підзолисті, лісові і тундрові ґрунти.
2. Розшириться пояс пустель з усіма негативними наслідками цього явища.
3. Тропічна зона стане ще не сприятливішою для людей
4. Розпочнеться поступове підвищення рівня світового океану внаслідок танення льодовиків Гренландії і Антарктиди.
Це одна екологічна проблема — це кислотні дощі, як вторинного забруднення. Утворенню опадів з підвищеною кислотністю передує поява в повітрі окислів сірки і азоту — первинних забруднювачів. Реагуючи з газами повітря вони утворюють сірчану і азотну кислоти, які підкислюють краплі дощу.
Власне всі дощі світу з природних причин (виверження вулканів) мають невелику кислотність, індекс кислотності нормальних дощів рН більше 6.
Кислими називають дощі у яких природна концентрація кислого агента перевищена у 10 і більше разів, індекс кислотності 5,6 і нижче.
Приклади ушкоджень, що завдають кислотні дощі.:
1. Пошкоджуються листя та інші частини рослин
2. Змінюється хімічний склад ґрунтів
3. Порушуються ланцюги живлення в озерах, які стають мертвими
4. В окремих випадках кислотність підвищувалась так, що безпосередньо пошкоджувались дихальні шляхи людей і тварин.
Вплив антропогенних чинників (хімічних речовин) забруднення атмосфери на стан здоров’я людей.
Першими сигналами які привернули увагу людини на те, що атмосферні забруднення можливо негативно впливають на здоров’я населення були так звані токсичні тумани — це випадки гострого впливу атмосферних забруднень, концентрація яких зростала за несприятливих метеорологічних умов. Токсичні тумани стали першим сигналом того, що рівні забруднення повітря у містах можуть досягати такої межі, перевищення якої може справляти шкідливий вплив на здоров’я людини.
Друга група чинників, які спонукали підвищити увагу до проблеми забруднення атмосферного повітря, пов’язана із хронічними неспецифічними захворюваннями. Як відомо в останнє десятиріччя відзначено зміни у структурі захворюваності населення, а саме фіксується ріст хронічних неспецифічних захворювань. При цьому привертають до себе увагу не тільки зміни у структурі захворюваності, але й ріст смертності від них.
Розглянемо більш детально що таке токсичні тумани і як вони впливають на людський організм.
Токсичні тумани ще називають фотохімічними туманами — це багатокомпонентна суміш газів та аерозольних частинок первинного (у вигляді сухих опадів) та вторинного (кислотні дощі) походження. Ці тумани виникають внаслідок порушення циркуляції повітря, тобто звично тепле повітря піднімається у вище лежачі холодні області і забирає із собою значну частину забруднюючих повітря продуктів життєдіяльності людини. Інколи пласт теплого повітря утворюється поблизу від землі над холодним пластом, у результаті токсичні виділення накопичуються безпосередньо над землею. Основною причиною утворення фотохімічного туману є сильне забруднення міського повітря газовими викидами підприємств хімічної промисловості і транспорту і головним чином вихлопними газами автомобілів. лос-анджелеського людей фітохімічний смог викликає подразнення очей, слизових оболонок носа і горла, симптоми задухи, загострення легеневих і різних хронічних захворювань. Така дія фотохімічного туману обумовлена тим, що основним його діючим компонентом є сірчаний газ, який утворюється при спалені великої кількості палива. Вплив сірчаного газу та його похідних на людину проявляється перш за все у пошкоджені верхніх дихальних шляхів, що і обумовлює виникнення перелічених вище симптомів.
Необхідно відмітити, що виділяють гострі та хронічні отруєння хімічними речовинами. Гострі отруєння спостерігаються у випадку одноразового попадання великих доз отрути до організму. Хронічні — при поступовому повільному накопичені отруйних речовин., при цьому у тканинах і системах організму виникають стійкі, як правило, незворотні патологічні зміни.
Серед промислових хімічних отрут досить поширеними є метали. До останнього часу використовують переважно важкі метали: свинець, ртуть, цинк, марганець, хром, нікель, кадмій; легкі (берилій, літій); тугоплавкі (ванадій, титан, молібден, вольфрам) та інші.
У виробничих умовах метали зустрічаються у різних поєднаннях. Рідкі метали найчастіше діють на організм у вигляді аерозолів, але можуть зустрічатися у стані рідини чи пари.
Важкі метали, як правило, є загальнопротоплазматичними отрутами, які мають у той же час вибіркову дію. Рідкі метали мають токсичні чи фібриногенні властивості або ті чі інші.
Характерною особливістю важких металів після потрапляння до організму є їх нерівномірний розподіл між клітинами і тканинами та здатність утворювати в організмі депо.
Виділяючись через сечові шляхи, слизові оболонки травного каналу і різні залози, деякі метали спричинюють у них патологічні зміни.
Свинець та його сполуки: До організму людини свинець та його сполуки надходять через дихальні шляхи у вигляді пилу і пари, а також через травний канал, потрапляючи у порожнину рота із забруднених рук. Лише 25% свинцю у товстих кишках перетворюється в нерозчинну сірчанокислу сполуку і виводиться з організму. Інші 75% відкладаються в усіх тканинах, а в основна його частина акумулюється у кістках. Алкоголізм, перевтома, голодування, інфекції сприяють виходу свинцю із кісткової тканини і спричинюють загострення захворювання. Свинець та його сполуки є отрутами які діють на всі органи і системи організмі і зумовлюють важкі зміни у нервовій системі.
Найвищої формою свинцевого отруєння є свинцева енцефалопатія, що виникає як наслідок спазму судин мозку чи органічних уражень судин мозку — атеросклерозу. Енцефалопатія характеризується найрізноманітнішими симптомами: головним болем, запамороченням, порушенням сну, епілептичними припадками, перехідними розладами мовлення та зору, спастичними паралічами, потьмаренням свідомості, коматозним станом.
Окрім нервової, уражується також і система травлення. Розвиваються гастрити з порушенням секреторної функції шлунка. Відзначають збільшення і болючість печінки, а також випадки її гострої атрофії.
Аналіз роботи Всесвітнього центру лікування отруєнь показав, що найчастіше трапляються масові отруєння хлором, аміаком та чадним газом.
Хлор та його сполуки є отрутами нервової системи і паренхіматозних органів, вони також мають подразнюючу і припікаючу дію. Клінічна симтоматика отруєнь сполуками хлору різноманітна. Можливі гості та хронічні отруєння.
У випадку гострих отруєнь у потерпілих з’являються нудота, запаморочення, різко виражений коньюктивіт, а у важких станах — судоми і коматозний стан.
Для хронічного отруєння хлором та його похідними характерна втрата апетиту, безсоння, швидка втомлюваність, судинний біль у кінцівках. У разі подальшої дії спостерігають захворювання внутрішніх органів — гастрит, гепатит, коліт, зміни з боку серцево–судинної системи.
Чадний газ є складником вихлопних газів автомобілів, тракторів. В умовах виробництва оксид вуглецю утворюється внаслідок неповного згорання. Він немає кольору і без запаху. В організм людини потрапляє за законом дифузії газів. Він проходить через легені внаслідок різниці парціального тиску крові та альвеолярного повітря. Чим більша ця різниця, тим більше насичується кров оксидом вуглецю. Потрапляючи до організму, він зв’язується з гемоглобіном, утворюючи карбоксигемоглобін, який не здатний транспортувати кисень. Внаслідок цього настає гіпоксенія та гіпоксія, а у важких випадках — аноксія. Це призводить до того, що порушується обмін речовин, в крові різко підвищується вміст цукру, накопичується молочна кислота, настає ацидоз.
Загалом, за характером впливу хімічних речовин на людський організм виділяють: подразнюючу, фіброгенну, токсичну, алергічну, шкірну і канцерогенну дії. Всі опубліковані на сайті матеріали належать їх авторам. Матеріали розміщено виключно для ознайомлення. Копіювання та використання інформації суворо заборонено.
|
