Окружающая среда и человек как единое целое

Для обозначения совокупности условий жизни широко используются понятия «окружающая среда» и «среда обитания». При этом, прежде всего подразумевается среда жизни человека. Окружающая среда, среда обитания и деятельности человечества, окружающий человека природный и созданный им материальный мир. Окружающая среда включает природную среду и искусственную (техногенную) среду, т. е. совокупность элементов среды, созданных из природных веществ трудом и сознательной волей человека и не имеющих аналогов в девственной природе (здания, сооружения и т. п.). Общественное производство изменяет окружающую среду, воздействуя прямо или косвенно на все ее элементы. Это воздействие и его негативные последствия особенно усилились в эпоху современной НТР, когда масштабы человеческой деятельности, охватывающей почти всю географическую оболочку Земли, стали сравнимы с действием глобальных природных процессов. В широком смысле в понятие «окружающая среда» могут быть включены материальные и духовные условия существования и развития общества.

Окружающая человека среда состоит из четырех взаимосвязанных компонентов – подсистем:

а) собственно природной среды,

б) порожденной агротехнической среды – «второй природы»,

в) искусственной среды – «третьей природы»

г) социальной среды.

Природная среда, окружающая человека, – факторы чисто естественного или природно–антропогенного системного происхожде­ния, прямо или косвенно, осознанно или неосознанно воздействующие на отдельного человека или человеческие коллективы, включая и все человечество.

Любая особь, популяция, сообщество испытывают на себе действие многих факторов, но лишь некоторые из них являются жизненно важными. Такие факторы называются лимитирующими или ограничивающими. Отсутствие этих факторов или их концентрация выше или ниже критических уровней делает невозможным освоение среды особями определенного вида. В соответствии с этим, для каждою биологического вида существует оптимум фактора (величина, наиболее благоприятная для развития и существования) и пределы выносливости. Виды, переживающие значительные отклонения факторов от оптимальной величины, называются широко приспособленными или эвритопными Виды, способные пережить лишь незначительные отклонения экологических факторов от оптимальной величины, называются узко приспособленными или стенотопными. Способность видов осваивать разные среды обитания характеризуется величиной экологической валентности. Для большинства видов экологический оптимум ограничен. Сохранение должного уровня биологической активности, несмотря на колебания интенсивности экологических факторов, обеспечивается гомеостатическими механизмами на уровне особи или популяции.

К этим факторам относят:

• энергетическое состояние среды (тепловое и волновое, включая магнитное и гравитационное поля);

• химический и динамический характер атмосферы;

• водный компонент (влажность воздуха, зеленой поверхности, химический состав вод, их физика, само их наличие и соотношение с населенной сушей);

• физический, химический и механический характер поверхности земли (включая геоморфологические структуры – равнинность, холмистость, гористость и т. д.);

• облик и состав биологической части экологических систем (растительности, животного и микробного населения) и их ландшафтных сочетаний, в том числе сочетаний непахотных сельскохозяйственных и лесохозяйственных земель с естественными экосистемами;

• степень сбалансированности и стационарности компонентов, создающих климатические и пейзажные условия и обеспечивающих определенный ритм природных явлений, в том числе стихийно–разрушительного и иного характера, рассматриваемого как бедствие (землетрясения, наводнения, ураганы, природно–очаговые заболевания и т. д.);

• плотность населения и взаимовлияние самих людей как биологический фактор;

• информационная составляющая всех перечисленных явлений.

Природная среда сохранилась там, где она была недоступна людям для успешного преобразования. Так, из общей площади суши 48051840 км2 около 1/3 не несут видимых следов пребывания человека, в т. ч. в Антарктиде около 100 %, Северной Америке–37,5%, России и стра­нах СНГ–33,6%, Австралии и Океании–27,9%, Африке–27,5%, Южной Америке – 20,8%, Азии – 13,6%, в Европе – 2,8% суши. Это, главным образом, суровые, мало пригодные для жизни земли с экстремальными для человека условиями существования.

Среда «второй природы», или квазиприродная среда–все модификации природной среды, искусственно преобразованные людьми и характеризующиеся свойством отсутствия системного самоподдержания, т.е. постепенно разрушающиеся без постоянного регулирующего воздействия со стороны человека:

• пахотные земли, культурные ланд­шафты и т.д.;

• грунтовые дороги;

• внешнее пространство населенных мест с его природными физико–химическими характеристиками и внут­ренней структурой (разграничением заборами, различными постройками, изменяющими тепловой и ветровой режимы, зелеными полосами, прудами и т.п.);

• зеленые насаждения (бульвары, газоны, ландшафтные парки, лесопарки, сады, дающие имитацию природной среды).

Все эти образования имеют природное происхождение, представляют собой видоизмененную природную среду и не являются чисто искусственными, не существующими в природе.

«Третья природа», или артеприродная среда – весь искусственный мир, созданный человеком, вещественно – энергетически не имеющий аналогов в естественной природе, системно чуждый ей и без непрерывного обновления немедленно начинающий разрушаться. Сюда можно отнести асфальт и бетон современных городов, внутреннее пространство мест жизни и работы, транспорта и предприятий сферы обслуживания, технологическое оборудование, транспортные объекты, мебель и другие вещи, всю синтетику и т. д.

Биосфера все более насыщается вредными для живых организмов веществами антропогенного происхождения. Миллиарды тонн в год этих веществ выбрасываются в атмосферу, сбрасываются в водоемы, накапливаются в отходах. С воздушными потоками, речными и морскими течениями вредные вещества переносятся на большие расстояния через границы государств, создавая глобальную проблему загрязнения, наносят ущерб здоровью людей, природе, материальным ценностям.

Газовый состав атмосферы Земли обеспечивает условия для жизни и защищает все живое от жесткого облучения космической радиацией. Деятельность человека изменяет сложившееся в природе равновесие. Сильное загрязнение атмосферы происходит в больших городах: 90% веществ, загрязняющих атмосферу, составляют газы и 10% -твердые частицы.

Наиболее опасным результатом загрязнения являются смоги. Смог появляется при неподвижном воздухе, когда, с одной стороны, отсутствуют горизонтальные ветры, а с другой — распределение температуры по высоте атмосферы таково, что отсутствует вертикальное перемешивание атмосферных слоев. Перемешивание, или конвекция, воздуха в тропосфере происходит за счет того, что по мере движения вверх от земли через каждые 100 метров температура снижается на 0,6°С. Па высоте 8—18 км изменение температуры меняет знак, то есть наступает потепление. Такое явление называется инверсией. При определенных условиях инверсия температуры наблюдается уже в нижних слоях тропосферы и ведет к прекращению перемешивания воздуха выше уровня инверсии. Иногда в зимние месяцы можно наблюдать местонахождение инверсии между загрязненным нижним слоем воздуха и верхним прозрачным слоем.

Смоги бывают двух типов. Смог, называемый лондонским, наблюдается в туманную безветренную погоду. Весь дым не уносится ветром, а задерживается туманом и остается над городом, производя тяжелое действие на здоровье людей. В Лондоне в дни таких сильных смогов было отмечено повышение смертности. Замена твердого топлива газообразным значительно уменьшает задымление.

Второй тип смогов — фотохимический, появляется в больших южных городах в безветренную ясную погоду, когда скапливаются окислы азота, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей. Эти соединения под действием солнечного излучения проходят цепь химических превращений. Основными компонентами фотохимического смога являются: озон, двуокись азота NО₂ и закись азота N₂0. Скапливаясь в больших количествах, эти вещества и продукты их распада под действием ультрафиолетового излучения вступают в химическую реакцию с находящимися в атмосфере углеводородами СхНх. В результате образуются химически активные органические вещества пероксилацилнитраты (ПАН), которые оказывают вредное влияние на организм человека: раздражают слизистую оболочку, ткани дыхательных путей и легкие, эти соединения обесцвечивают зелень растений. Вредное воздействие на окружающую среду и организм человека оказывает избыток в смоге озона, обладающего сильным окислительными свойствами.

Углеводороды в смоге частично имеют естественное происхождение. Метан выделяется при разложении и гниении растений. Другие углеводороды выделяются в результате работы нефтеперегонных заводов, двигателей внутреннего сгорания.

На долю автотранспорта приходится до 50% общего объема атмосферных выбросов техногенного происхождения, в состав автомобильных выбросов входит более 170 токсичных компонентов. Вблизи дорог с высокой интенсивностью автомобильного движения наблюдаются более или менее отчетливые воздействия на почву, растения и животных.

Дизели представляют собой основной источник загрязнений углеводородами, в том числе канцерогенными циклическими углеводородами, которые содержатся в саже, выбрасываемой дизельными двигателями.

Загрязнение воздуха при работе двигателя автомобиля происходит за счет того, что продукты сгорания топлива выбрасываются из него прямо в воздух. Наиболее вредными из компонентов выхлопных газов являются окись углерода, углеводороды и окислы азота. Согласно рекомендации всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), концентрация СО в течение восьми часов не должна превышать 10 мг/м³, большие концентрации СО ведут к необратимым изменениям в организме. Опасная концентрация СО наблюдается на больших перекрестках в часы интенсивного движения автотранспорта. Молекулы окиси углерода соединяются с гемоглобином, который переносит кислород, возникает кислородное голодание. Его признаки — покраснение кожи, мышечная слабость. Предотвратить необратимые изменения в организме может только вдыхание кислорода, тем эффективнее, чем выше давление кислорода (для спасения людей в тяжелых случаях применяется барокамера).

Наряду с этими компонентами существенную роль играют примеси, действие которых проявляется при малых концентрациях. Такой примесью является тетраэтилевинец, который используется в качестве присадки к бензину и служит для предотвращения детонации топлива в двигателе. Количество его по весу немногим менее 0,1%. Работающие двигатели автомобилей ежегодно выбра­сывают в атмосферу около двух миллионов тонн свинца. В результате свинец появляется уже в ово­щах в количестве до 2 мг/кг. Установлено, что плоды деревьев, растущих в полосе до 50 метров возле автострады не следует употреблять в пищу. Избыток свинца в организме ведет к свинцовому отравлению, которое проявляется вначале в неврозах, бессоннице, утомляемости, затем в депрессиях, ухудшении умственных способностей. Соединения свинца обладают выраженным эмбрио- и гонадотропным действием.

Важным компонентом атмосферы является сера, которая входит в состав сульфатных аэрозолей, одного из наиболее распространенных видов аэрозолей в атмосфере. В глобальных масштабах выбросы SО₂ составляют 160-180 млн тонн в год. Из них 90% приходится на сжигание минерального топлива и 10% на выбросы металлургических и химических предприятий. Под действием ультрафиолетового излучения сернистый ангидрид превращается в серный ангидрид S0₃, который с атмосферным водяным паром образует сернистую кислоту. Сернистая кислота спонтанно превращается в серную кислоту, очень гигроскопичную, способную образовывать токсичный туман. ПДУ SО₂  в воздухе составляет 100-150 мг/м³.

Очень опасными загрязнителями биосферы являются окислы азота. Ежегодно в атмосферу Земли поступает около 150 млн. тонн окислов азота, половина из которых выбрасывается тепловыми электростанциями и автомобилями, а другая половина образуется в результате процессов окисления, происходящих в биосфере. Сильно ухудшает видимость на улицах города перекись азота — газ желтого цвета, придающий коричневатый оттенок воздуху. Этот газ поглощает ультрафиолетовые лучи, производя фотохимическое загрязнение.

Окись азота при взаимодействии с кислородом воздуха образует двуокись азота, которая в результате реакции с атмосферным водяным паром (радикалом гидроксила воды) превращается в азотную кислоту. Двуокись азота NO₂, раздражает органы дыхания, вызывает кашель, при больших концентрациях - рвоту, головную боль.

Азотная кислота может долго оставаться в газообразном состоянии, так как она плохо конденсируется, и при больших концентрациях может вызвать отек легких.

Капли облаков конденсируются на частицах аэрозолей и молекулах серной и азотной кислоты. При выпадении осадков промывается слой атмосферы между облаком и землей. Так образуются кислотные дожди. Их появление вызвано значительным накоплением окислов серы и азота в атмосфере.

Кислотные дожди подавляют биологическую продуктивность почв и водоемов, наносят значительный экономический ущерб. Кислотность осадков оценивается водородным показателем рН, равным отрицательному десятичному логарифму концентрации ионов водорода. Так, при изменении концентрации ионов от 10 ^-1 до 10 ^-14 рН принимает значения от 1 до 14. Концентрация ионов водорода в чистой дистиллированной воде при комнатной температуре равна 10~7 моль/л, что соответствует рН=7 для нейтральной среды. В химии кислотами считаются растворы с рН меньше 5,6. Растворы с рН больше 5,6, относятся к щелочным. Кислотность дождей обусловлена, главным образом, присутствием серной и азотной кислот. При сильной кислотности осадков рН может быть ниже 4,0 и при слабой кислотности рН превышает 5,5. Кислотные аэрозольные частицы имеют небольшую скорость осаждения и могут переноситься в отдаленные районы на 100... 1000 километров от источников загрязнений.

Кислотные дожди ведут к разрушению различных объектов и зданий, взаимодействуют с карбонатом кальция песчаников и известняка, превращая его в гипс, который вымывается дождями. Кислотные дожди вызывают активную коррозию металлических предметов и конструкций.

Под воздействием кислотных дождей изменяются биохимические свойства почвы, что ведет к заболеванию и гибели некоторых видов растений. Промышленные выбросы привели к возрастанию содержания тяжелых металлов в отдельных элементах биосферы в десятки и сотни раз. Тяжелые металлы поступают в атмосферу и возвращаются обратно с осадками и вследствие сухого осаждения. В результате изменения рН почвы и воды изменяется растворимость в них тяжелых металлов.

Загрязнителями атмосферы принято считать наиболее токсичные металлы, ПДК которых в воздухе менее 1 мг/м³. Это Ве, V, Сd, Со, Мn, Сu, Аs, Ni, Нg, Рb, Sе, Аg, Sb, Сr, Zn. Источниками тяжелых металлов являются выбросы металлургических предприятий, предприятий вторичной переработки цветных металлов и стали, выбросы от сжигания угля, нефти, древесины, городских отходов, производства хлора, стекла, минеральных удобрений, цемента.

Кислотные дожди, взаимодействуя с тяжелыми металлами в почве, переводят их в легко усва­иваемую растениями форму. Далее по пищевой цепи тяжелые металлы попадают в организмы рыб, животных и человека. До определенных пределов живые организмы защищены от прямого вредного воздействия кислотности, но накопление тяжелых металлов опасно. Так, алюминий, растворимый в кислотной среде, ядовит для живущих в почве микроорганизмов, ослабляет рост корней растений. Кислотные дожди, закисляя воды озер, ведут к гибели их обитателей. Очевидно, что содержание цинка и кадмия в свинине и говядине часто превышает допустимые уровни.

Попадая в организм человека, тяжелые металлы вызывают в нем изменения. Ионы тяжелых металлов легко связываются с белками (в том числе с ферментами), подавляя синтез макромолекул и в целом обмен веществ в клетках. Так, например, кадмий; накапливается в почках, поражает почки и нервную систему человека, при боль­ших количествах приводит к тяжелым специфическим заболеваниям.

Сжигание горючих ископаемых и других видов топлива сопровождается выбросом углекислого газа в атмосферу. Увеличение количества углекислого газа в результате антропогенного воздействия ведет к изменению теплового баланса Земли. Углекислый газ пропускает падающее на Землю солнечное излучение, но поглощает отраженное от Земли длинноволновое инфракрасное излучение. Это приводит к нагреванию атмосферы. Загрязняющие примеси и пыль в атмосфере поглощают часть падающего на Землю излучения, что дополнительно повышает температуру атмосферы.

Нагретая атмосфера посылает дополнительный поток тепла на землю, поднимая ее температуру. Этот процесс называется парниковым по аналогии с парником, в который свободно проходит солнечное излучение в оптической части спектра, а инфракрасное излучение задерживается. По мере увеличения загрязнения атмосферы увеличивается температура поверхности земли. Особенно характерно проявление парникового эффекта в городах с промышленным производством - температура в центре оказывается на несколько градусов выше температуры в окрестностях города, особенно в безветренную погоду.

Основной источник атмосферной пыли добыча и использование стройматериалов, металлургическая промышленность. В пыли много различных минералов (гипс, асбест, кварц и др.), около 20% окиси железа, 15% силикатов, 5% сажи, окисей различных металлоидов. Поступле­ние техногенных частиц в атмосферу Земли составляет ежегодно 500 млн тонн. Пыль создает экран доя солнечной радиации, из-за загрязнений крупные города получают на 15% меньше солнечного света. Пыль в атмосфере ведет к появлению и обострению респираторных и легочных заболеваний.

Увеличение средней температуры атмосферы на несколько градусов, за счет уменьшения ее прозрачности способно вызвать таяние ледников и повышение уровня моря. Это может сопровождаться затоплением плодородных земель в дельтах рек, изменением солености воды, а также глобальным изменением климата Земли.

Разрушительное действие оказывает антропогенное воздействие на атмосферный озон. Озон в стратосфере защищает все живое на Земле от вредного действия коротких волн солнечной радиации. Уменьшение содержание озона в атмосфере на 1% приводит к увеличению на 2% интенсивности падающего на поверхность Земли жесткого ультрафиолетового излучения, губительного для живых клеток.

Во время работы реактивных двигателей при сжигании топлива азот и кислород воздуха образуют небольшое количество окислов азота, которые выбрасываются в атмосферу вместе с продуктами сгорания. Если это происходит на небольших высотах, окислы азота возвращаются на землю с осадками. Если же окислы азота выбрасываются выше облаков, то они долго (порядка года) находятся в атмосфере и принимают участие в разрушении озона. Оценки показывают, что ежедневное нахождение на высоте 17 километров примерно 300 сверхзвуковых самолетов ведет к уменьшению количества стратосферного озона на-1%.

Наиболее сильное разрушение озона связано с производством фреонов ССl₂F₂ и ССl₃F и др. Фреоны используются в качестве наполнителей аэрозолей, пенящей компоненты и в качестве рабочего вещества холодильников. При использовании баллончиков с аэрозолями, при утечке из холодильных резервуаров фреон попадает в атмосферу. Фреоны безвредны для человека, химически пассивны. Попадая в атмосферу, на высоте в несколько десятков километров фреоны под действием жесткого ультрафиолетового излучения Солнца разлагаются на составляющие компоненты. Одна из образующихся компонент — атомарный хлор -  активно способствует разрушению озона, причем, молекула хлора действует как катализатор, оставаясь неизменной в десятках тысяч актов разрушения молекул озона. Время нахождения фреонов в стратосфере составляет несколько десятков лет. Проблема влияния фреонов на стратосферный озон приобрела международное значение, особенно в связи с образованием «озоновых дыр». Принята международная программа сокращения производства, использующего фреоны.

Иногда метеорологические условия способствуют накоплению вредных примесей у приземной поверхности. Ветер может дуть вдоль ряда источников примесей, при этом примеси суммируются. При сильном ветре вредные примеси перемещаются и рассеиваются в более близких к земле слоях.

Наличие изотермических или инверсных слоев, уменьшающих вертикальный обмен в атмосфере, создает опасные метеорологические условия низких подинверсных выбросов. Выбросы выше инверсии способствуют переносу техногенных примесей на большие расстояния. Возрастает опасность значительного загрязнения удаленных территорий. Зимой создаются более благоприятные условия для накопления примесей и концентрации окислов азота в атмосфере выше, чем летом.

   Антропогенное загрязнение гидросферы

Под гидросферой понимают совокупность всех вод Земли, находящихся в твердом, жидком и газообразном состоянии. Больше всего на Земле жидкой воды, она образует Мировой океан.

Вода после атмосферного воздуха представляет второй по важности компонент биосферы, поддерживающий жизнь и оказывающий прямое влияние на здоровье человека. Вода присутствует во всей биосфере, в живых организмах ее содержится 80-90%. Из всех запасов воды на Земле 97,5% составляет соленая. Большая часть пресной воды связана ледниками. Запасы питьевой воды ограничены, поэтому сохранение качества чистой воды представляет жизненно важное значение для человечества.

В естественном состоянии в воде всегда содержатся растворенные газы и соли, взвешенные частички, поэтому вкус воды разных источников различен. Минеральный баланс организма тесно связан с минеральным составом употребляемой воды и пищи, а свойства воды обусловлены геохимическими особенностями местности и деятельностью человека, изменяющей природный состав элементов биосферы. Так, недостаток или избыток в воде микроэлементов оказывает ощутимое влияние на жизнедеятельность организма человека, микроэлементы обладают высокой биологической активностью, участвуют в обмене веществ, входят в состав гормонов и витаминов. Жесткая вода содержит много кальция, оказывает негативное влияние на работу почек и желудка. Оптимальное содержание кальция в воде рекомендуется на уровне 50—75 мг/л, но не ниже 25 мг/л. Мягкая вода содержит мало кальция, магния, ванадия, выполняющих защитные функции в отношении сердечно-сосудистой системы. Повышенное содержание хлоридов в воде способствует развитию гипертонической болезни.

Определены санитарные нормативы предельного содержания различных веществ в питьевой воде, превышение их может принести вред здоровью человека при постоянном употреблении такой воды. Поэтому качество питьевой воды находится под постоянным контролем.

Основными потребителями пресной воды являются промышленность и сельское хозяйство, увеличивается расход воды на коммунально-бытовые нужды. В среднем на каждого городского жителя приходится 470 тонн воды в год. Постоянный круговорот воды в природе обеспечивает ее запас, однако часть используемой воды утрачивается безвозвратно.

Потребляя чистую воду, человек возвращает ее в виде стоков. Загрязнение поверхности вод — это изменение состава или свойств вод, вызванное прямым или косвенным влиянием производственной деятельности и бытовыми условиями, в результате чего они становятся непригодными для пользования. Природное загрязнение происходит весной, когда с талыми водами в водоемы поступают растительные остатки, мусор, вымываемые из почвы вещества. Загрязнение несут стоки с полей и городских улиц во время дождей и оттепелей, осадки из атмосферы.

Химический состав воды различных водоемов во многом зависит от состава почвы, характера и степени загрязнения ее и атмосферного воздуха в данном регионе. Специфичными для водоемов источниками загрязнения являются сточные воды. Шлейф водных загрязнений от больших городов распространяется по природным водотокам на десятки и сотни километров и может отравлять источники питьевой воды, расположенные ниже по течению от места выхода сточных вод.

Со сточными водами предприятий по переработке нефти, природного газа, предприятий цветной металлургии в водоемы поступают вредные вещества. Сточные воды металлообрабатывающих производств, использующих различные смазочные материалы, охлаждающие жидкости, содержат токсичные вещества, как и воды с полей, загрязненных пестицидами. Стоки сельскохозяйственных ферм содержат большое количество аммиака, окислов азота, биологических веществ. Бытовые стоки с отходами моющих средств несут фосфаты. Стоки химических производств выносят в водоемы различные поверхностно-активные вещества, формальдегид, который хорошо растворим в воде и, реагируя с кислотами, образует вредные для организма человека соединения.

Хлоросодержащие углеводороды, используемые в антисептиках, фунгицидах, клеях, красителях, типографской краске, консервантах древесины, попадают в сточные воды и выделяют токсичные вещества. Часто в таких случаях обнаруживается побочный продукт -диоксин. Образуется диоксин также при одновременном попадании в водоемы хлоридов и фенола. Отмечены массовые отравления людей в результате превышения ПДК диоксина в сотни тысяч раз. Диоксин, образовавшись, практически не выводится из почвы и водной системы. Он чрезвычайно токсичен для человека и животных даже при очень низких со­держаниях. В организме диоксин вызывает повреждение печени, угнетение иммунной системы, а также мутагенные, канцерогенные и другие токсические эффекты. Механизм токсического действия диоксина пока еще до конца не выяснен. Это универсальный клеточный яд с ПДК, равной 1 • 10 ^-9 мг на килограмм веса человека, то есть безопасной дозы диоксина практически не существует.

Диоксин накапливается в почве, растениях, рыбе, тканях животных и в организме человека, усиливает воздействие на человека других химических вредных веществ и радиации. Существует более 200 соединений диоксинной группы с различной степенью ядовитости — дебензодиоксин, дебензофураны и др.

Для предотвращения загрязнения окружающей среды диоксином необходим переход на бесхлорную технологию отбеливания бумаги, очистки воды, использование для топлива неэтилирован­ного бензина. Результатом загрязнения природной воды антропогенными воздействиями является:

• повышение содержания солей, поступающих со сточными водами, из атмосферы и за счет смыва твердых отходов;

• повышение содержания ионов тяжелых металлов, прежде всего свинца, кадмия, ртути, мышьяка и цинка, а также содержания фосфатов, нитратов и др.;

• повышение содержания биологически стойких органических соединений: поверхностно-активных веществ, пестицидов, продуктов распада и других токсичных, канцерогенных, мутагенных веществ;

• загрязнение поверхности воды нефтепродуктами от стоков и водного транспорта (1 кг нефти может загрязнить 1 га поверхности воды и погубить 100 млн личинок рыб);

• снижение содержания кислорода из-за загрязнения поверхности, сокращающего доступ кислорода из атмосферы;

• снижение прозрачности воды, в результате чего в загрязненных водоемах создаются условия для размножения вирусов и бактерий, возбудителей инфекционных заболеваний;

• тепловое загрязнение водоемов горячими стоками, в результате чего создаются зоны с температурой на 8— 12°С зимой и до 50 °С летом выше, чем во всем водоеме;

• загрязнение радиоактивными изотопами химических элементов.

Бытовые, производственные, сельскохозяйственные, а также дождевые стоки часто вызывают эвтрофикацию  - обогащение воды. В результате избыточного поступления в водоемы минеральных фосфатов и азотных веществ появляется «цветение воды», ухудшаются физико-химические свойства, вода делается мутной, зеленой с неприятным привкусом и запахом. Создаются условия для буйного роста водорослей. Такой же рост наблюдается и при тепловом загрязнении. Отмирающие части водорослей и органические загрязнения разлагаются до простейших соединений, продукты распада поглощают кислород воды и некоторые из них токсичны. Токсичные вещества выделяются при жизнедеятельности некоторых водорослей. При разложении образу­ется метан, сероводород и другие вредные для живых организмов соединения. В результате эвтрофикации могут возникать заморы рыбы и других обитателей водоемов (для жизнедеятельности рыб содержание кислорода в воде должно быть не менее 4 см³/м³). При использовании некачественной цветущей воды, без предварительного ее кипячения населением возможны вспышки желудочно-кишечных заболеваний, отравление скота и птицы.

Источниками антропогенного загрязнения гидросферы радиоактивными веществами являются атмосферный перенос, речные стоки с материков в океаны, ядерные испытания на островах. При этом основные поступления радиоактивного загрязнения идут от:

• испытаний ядерного оружия,

• радиоактивных отходов, твердых и жидких, сбрасываемых в море;

• аварий, в результате которых радиоактивные вещества попадают в моря и океаны (Чернобыльская авария, аварии судовых и космических ядерных установок).

Радиоактивные вещества вовлекаются морскими организмами в круговорот веществ. Радионуклиды переходят по пищевой цепи, концентрируются в морских организмах высших трофических уровней, создавая прямую угрозу как для них, так и для людей, вопреки мнению о безопасном разбавлении радиоактивных веществ в океане.

 Антропогенное воздействие на почву и литосферу.

Почва — это верхний слой литосферы, образо­вавшийся из минеральных соединений под влия­нием растений, животных, микроорганизмов и климата. Поверхностные слои почвы содержат много остатков растений и животных, разложение которых ведет к образованию гумуса. Гумус — органическая часть почвы, образующаяся в результате биохимических превращений растительных и животных остатков. В гумусе содержатся основные элементы питания растений, которые под воздействием микроорганизмов становятся доступными для растений, количество гумуса определяет плодородие почвы и зависит от деятельности почвенных микроорганизмов и других существ, перерабатывающих все органические остатки. Структура, химический состав, влажность почвы имеют важное значение для плодородия почвы и обеспечения людей полноценными экологически безвредными продуктами питания.

В результате деятельности человека появились факторы прямого или косвенного разрушительного воздействия на почву. Ежегодное потребление минерального сырья составляет около 100 млрд. тонн, в результате землю изрезали рудники, шахты, впадины на месте открытых разработок. Срыты природные горы, на месте плодородных земель появились терриконы и отвалы отходов добычи полезных ископаемых. Уничтожают почву транспортные магистрали, строительство сооружений и жилья. Уничтожение лесов ведет к эрозии почвы, размыванию оврагов, выдуванию плодородного слоя. Искусственные водохранилища поглотили большие площади пахотной земли, в ряде мест вызвали заболачивание.

Загрязнение земель свалками, выбросами газа и нефти, кислотными дождями, пестицидами и минеральными удобрениями ведет к деградации почв, снижению плодородия. К сильнозагрязненным относят почвы, содержание загрязнений в которых в несколько раз превышает ПДК, имеющие под воздействием загрязнений низкую биологическую продуктивность, существенное изменение физико-механических, химических и биологических характеристик, в результате чего содержание химических веществ в выращиваемых культурах превышает установленные нормы. К слабозагрязненным относят почвы, в которых установленопревышение ПДК веществ без видимых изменений в составах почв.

Загрязняющие почву химические элементы и их соединения создают кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные условия в почве, ухудшающие ее качество и плодородие. Такое действие производят кислотные дожди, чистящие средства, попадающие с отходами в почву. Соль, посыпаемая на дорогах в гололед, проникает в почву к корням растений и ведет к гибели деревьев.

Биохимические активные вещества воздействуют на микрофлору, растения и животных, населяющих почву. В частности, фунгициды, применяемые для борьбы с болезнями сельскохозяйственных растений, ведут к уменьшению количества дождевых червей.

Ряд веществ находится в почве в формах, способствующих их миграции в атмосферный воздух, поверхностные и грунтовые воды. Примерами таких веществ являются мышьяк, кадмий, свинец и другие тяжелые металлы. Несмотря на ограничение с 1970 года применения хлорорганического инсектицида (ядохимиката для борьбы с насекомыми) ДДТ, сильнейшего токсиканта в окружающей среде, сейчас в биологическом круговороте находится около миллиона тонн ДДТ. ДДТ появляется в молоке, в тканях рыб, птиц, а следовательно, в продуктах питания.

Основным источником азотного питания растений являются нитраты. Нитраты существовали всегда в различных элементах биосферы. Применение азотных удобрений ведет к накоплению нитратов в зеленой массе, загрязнению водоемов, грунтовых вод, атмосферы. Устойчивое загрязнение биосферы нитратами производят химические предприятия и навозные стоки сельскохозяйственных предприятий. Возрастание поступления в окружающую среду нитратов в течение последних десятилетий ведет к целому ряду нежелательных экологических последствий.

Растительные клетки и ткани обладают большой емкостью накопления нитратов. Потребление сельскохозяйственными животными кормов с высоким содержанием нитратов ведет к хроническим интоксикациям, сопровождающимся снижением качества молочной продукции, ослаблением защитных сил молодняка, снижением воспроизводства и т. п. Снижается пищевая ценность овощей из-за уменьшения содержания витаминов, незаменимых аминокислот, изменения состава микроэлементов.

Основной источник поступления нитратов в организм человека — растительные продукты. Из-за чрезмерного поступления нитратов возрастает количество холестерина в крови, снижается устойчивость организма к воздействию мутагенных и канцерогенных веществ. Наиболее чувствительны к действию нитратов дети, беременные женщины, пожилые люди, люди с ослабленным здоровьем.

С 1988 года установлены временные предельные нормы содержания нитратов в овощной продукции. Для взрослого человека допустимая суточная доза нитратов не более 300—325 мг, для детей 5 мг на один килограмм массы тела.

Необратимый вред почвам наносят свалки промышленных и бытовых отходов, В результате взаимодействия, горения, действия атмосферных осадков из отходов выделяются и вымываются в почву самые разнообразные вредные вещества, при их взаимодействии образуются еще более сильные яды, отравляющие почву, атмосферу и подземные воды. Важной задачей, в связи с этим становится переработка, обезвреживание, утилизация отходов, либо захоронение их в специально отведенных местах. При этом захоронение отходов должно производиться таким образом, чтобы разные виды отходов не смешивались: отдельно-токсичные промышленные отходы, радиоактивные отходы, бытовые отходы, нетоксичные промышленные отходы.

Негативное антропогенное воздействие на почву проявляется также в несовершенстве технологии земледелия. Технология пахоты часто ведет к эрозии плодородного слоя, орошение может сопровождаться засолением почв, а выпасы скота — деградацией травяного покрова и появлением условий для эрозии. Современные сорта растений слабо усваивают питательные вещества удобрений. Ввиду широкомасштабной деградации природной среды встала задача экологизации земледелия и повышения биологического разнообразия в агроэкосистемах, что должно снизить нега­тивное антропогенное воздействие на почвы, повысить их плодородие.

Большое значение для восстановления нарушенных земель имеет рекультивация. Рекультивация земель — это комплекс работ, направленных на воспроизводство и улучшение всего нарушенного природно-территориального комплекса в целом. Первый этап — это подготовка территории, планировка отвалов, покрытие плодородными грунтами. Второй этап — восстановление плодородия нарушенных земель и восстановление ландшафтов.

Вредные выделения на АТП

Многие производственные процессы на АТП сопровождаются выделением в воздух рабочей зоны вредных веществ. Вредные вещества выбрасывают и двигатели внутреннего сгорания в составе отработавших газов. Проникая в небольших дозах в организм человека, вредные вещества вызывают изменения в организме в целом и в его органах и системах. Степень и характер изменений зависят от количества, продолжительности действия, путей проникновения, химической структуры вредного вещества, температуры среды, состояния организма и многих других факторов.

Вредные вещества по степени воздействия на организм подразделяют на четыре класса опасности; 1-й - чрезвычайно опасные; 2-й - высоко опасные; 3-й - умеренно опасные; 4-й - мало опасные. Рассмотрим некоторые из наиболее часто встречающихся вредных веществ.

АКРОЛЕИН (ПДК, 0.2 мг/м³) содержится в токсичных выбросах двигателей внутреннего сгорания. Вызывает сильные раздражения верхних дыхательных путей к приводит к воспалению слизистых оболочек глаза. Концентрацию акролеина в воздухе 7 мг/м³ человек может перенести в течение не более 1 мин.

АЦЕТОН (ЦЦК, 200 мг/м³) выделяется в воздух рабочей зоны при окрасочные работах. Он обладает наркотическими свойствами и вызывает раздражение кожи.

БЕНЗИН (ПДК, 100 мг/м³) оказывает наркотическое действие. Может вызывать острые и хронические отравления. Высокая концентрация паров бензина в воздухе может привести к потере сознания человеком и даже к смерти.

БЕНЗ (А) ПИРЕН (ПДК., 0.00015 мг/м³) поступает в воздух рабочей зоны с отработавшими газами. Обладает канцерогенным действием. Попадая в организм человека, он, как и другие полицнклкческие ароматические углеводороды, постепенно накашивается до критических концентраций и вызывает образование злокачественных опухолей.

КИСЛОТЫ (ШЩ.. от 1 мг/м³) применяют в аккумуляторном и медницко-радиаторном участках. Они оказывают прижигающее и раздражающее действия на кожу и слизистые оболочки, вызывают образование дерматитов, гиперкератоза и омертвление кожи.

МЕТАНОЛ применяют в качестве растворителя лаков, смол и жирок. Является нервным (нейтропным) ядом, обладающим химической токсичностью. Способен накапливаться в организме человека. Отравления возможны при приёме внутрь, попадании в организм через кожу в при вдыхании паров метанола. Лёгкая форма отравления характеризуется головной болью, головокружением, тошнотой, рвотой, повышенной утомляемостью, сонливостью, пошатыванием, мелким тремором пальцев рук. Отравления средней тяжести характеризуются расстройством зрения. При тяжёлой форме отравления возможны потеря сознания и смерть.

ОКИСЛЫ АЗОТА (ПДК,5 мг/м³) поступают в помещения с отработавшими газами. Оказывают раздражающее действие на слизистые оболочки глаз, носа, рта. В крови окислы азота соединяются с оксигемоглобином, в результате чего образуется метагемоглобин, т. е. изменяется состав крови. При отравлениях окислами азота появляются кашель, одышка, удушье, возможен отёк лёгких. При хронических отравлениях, кроме того, появляются боли в области сердца и головные боли.

ОКИСЬ УГЛЕРОДА (ПДК, 20 мг/м³) входит в состав отработавших газов. Поступая в организм человека, она соединяется с гемоглобином крови, б результате чего образуется карбоксигемоглобин, затрудняющий процесс газообмена клеток, что приводит к кислородному голоданию. При отравлении окисью углерода происходят нарушения в центральной нервной системе, ухудшаются память, внимание, возможны кровоизлияния б сетчатку глаза, паралич и смерть.

СВИНЕЦ (ПДК, 0,01/0,007 мг/м³) используют при пайке радиаторов и бензобаков, при изготовлении и ремонте аккумуляторных пластин. Он нарушает костно-мозговое кроветворение. Отравления свинцом отмечаются только в хронической форме. При этом они выражаются расстройствами периферической и центральной нервных систем, поражением двигательных волокон, свинцовыми параличами.

СЕРНИСТЫЙ ГАЗ выделяется с отработавшими газами автомобилей н в аккумуляторном участке. Проникает в организм через органы дыхания. Оказывает- сильное раздражающее действие на слизистую оболочку верхних дыхательных путей, так как превращается там, в серную кислоту. При концентрациях 0,0017% вызывает раздражение слизистых оболочек глаз.

ТЕТРАЭТИЛСВИНЕЦ(ПДК, 0,0005 мг/м³) входит в состав этиловой жидкости, используемой в качестве антидетонатора. Проникает в организм через дыхательные пути и кожу. Как и свинец, поражает центральную нервную систему и кроветворные органы.

ХРОМ И НИКЕЛЬ содержатся в легированных сталях. Во время обработки этих сталей на металлообрабатывающих станках происходит насыщение хромом и никелем смазочно-охлаждающей жидкости, которая, попадая на кожу рук, вызывает аллергические заболевания.

ЩЕЛОЧИ (ПДК, 0,5 мг/м³)используют при обезжиривании и мойке деталей. Они оказывают раздражающее и прижигающее действие, вызывают дерматиты и ожоги.

ЭТИЛЕНГЛИКОЛЬ входит в состав низкозамерзающих охлаждающих жидкостей (антифризов). Является пищевым ядом и при попадании в желудок вызывает отравление, поражает почки и центральную нервную систему. 100г. антифриза является смертельной дозой.

ЭПОКСИДНЫЕ СМОЛЫ являются основой эпоксидных клеёв к эпоксидных композиций, которые используют для склеивания различных материалов и при ремонте автомобилей (заделка трещин, вмятин и раковин, устранение коррозионных повреждений на кузове и оперении). Попадая на кожу, эпоксидная смола может вызвать заболевания кожи (экземы, дерматиты).

Особенно опасно попадания эпоксидной смолы в глаза. Пары отвердителя , могут вызвать отравления.

ПЫЛИ (ПДК,2-6 мг/м³) составляют особую группу вредных веществ. Выделение пыли связано с ежедневным обслуживанием автомобилей и агрегатов, с окраской, термической и гальванической обработкой, с выполнением сварочных работ, работ по шероховке покрышек и другими техническими процессами.

Пыль оказывает вредное действие главным образом на дыхательные пути, вызывая заболевания верхних отделов и лёгких. Она травмирует и раздражает слизистую оболочку носа, способствует возникновению катара верхних дыхательных путей, ринитов, фарингитов, трахеитов, бронхитов. Некоторые виды пыли, обладающие большой химической активностью (хром. мышьяк), могу при длительном воздействии вызвать изъязвления и прободение носовой перегородки. Пыль, накапливаясь в лёгких и лимфатических узлах, приводит к их поражению. Проникая глубоко в дыхательные пути, она может привести к развитию патологического процесса, который получил название пневмокатаниоза. Сущность его заключается е замещении лёгочной ткани соединительной тканью. В зависимости от характера вдыхаемой пыли различают следующие виды пневмоканиозов: сидероз, вызываемый воздействием железосодержащей пыли (механической, сварочной участки); алюмолискоз, вызываемой воздействием алюминиевой пыли (механический участок); силикоз, вызываемый воздействием пыли, содержащей свободную кристаллическую двуокись кремния (при разборке и сборке автомобилей и агрегатов, работе абразивным инструментом), и т. п. Кроме этого, вдыхание пыли может быть причиной повышенной заболеваемости воспалением легких. Известковые и цементные пыли могут привести к воспалительным процессам наружного с образованием серных пробок. От вдыхания пылен и паров меди, цинка, магния и других металлов, образующихся при термических, кузнечных и сварочных работах, может возникнуть литейная (металлическая) лихорадка.

Пыли оказывают раздражающее действие на кожу (пыли синтетических смол, извести, карбида кальция) и могут вызвать различные воспалительные процессы вплоть до язвенных поражений (дерматиты, экземы). Проникая в отверстия сальных и потовых желез, пылевые частицы вызывают их закупорку, нарушают нормальную деятельность кожи, что приводит к снижению её сопротивляемости и проникновению микробов.

Твёрдые пылинки с острыми краями могут вызвать травмы глаз. Абразивная пыль (при заточных, шлифовальных работах) может привести к помутнению роговицы. Кроме того, пыль может вызвать воспалительный процесс слизистой оболочки глаза (конъюнктивит). Токсические пыли, такие как хромовая, свинцовая, марганцевая (аккумуляторный, гапъванический, сварочный, медницко-радиаторный участки), даже в относительно небольшом количестве, попадая в органы пищеварения, могут вызвать отравления. Пыль может вызвать функциональное расстройство в организме, сопровождающееся головными болями, головокружением, утомляемостью, тошнотой, нарушением пищеварения и др. Кроме того, высокая запылённость воздушной среды создаёт предпосылки для поражения электрическим током, взрывов и пожаров, снижает прозрачность воздуха, вызывает коррозию металлов, ускоряет изнашивание механизмов, снижает точность обработки материалов и коэффициент полезного действия машин, приводит к преждевременному выходу их из строя.

Как уже указывалось, экологические закономерности просматриваются на уровне особи, популяции особей, биоценоза (сообщества), биогеоценоза.

Биогеоценоз - это исторически сложившееся динамическое, устойчивое сообщество растений, животных, микроорганизмов, находящееся в постоянном взаимодействии и непосредственном контакте с компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы.

Суть теории единства организма человека и окружающей среды отражена в известном высказывании И.М Сеченова о том, что «организм человека без внешней среды, поддерживающей его существование, немыслим». В этом плане задача экологии состоит в разработке мер по охране окружающей среды от разрушения и загрязнения. Загрязнениями условно принято считать те примеси к объектам окружающей среды (атмосфере, гидросфере, литосфере и биосфере в целом), которые обусловлены деятельностью человека.

В настоящее время развитие явлений «экологического кризиса биосферы», как всеобщего ухудшения среды обитания человечества, ставящего под угрозу возможность сохранения нормальной жизни на Земле, заставило обратиться всерьез к экологии, экологическому образованию.

Экология, как наука, ранее занимавшаяся изучением видов, популяций и элементарных сообществ, перенесла центр внимания на всю совокупность живых организмов Земли и среду их обитания — биосферу. Совершенно ясно, что и человек, как всякое живое существо, является предметом экологии. Закономерности возникновения, существования и развития антропоэкологических систем изучает экология человека.

Антропоэкологические системы представляют собой сообщества людей, находящихся в динамической взаимосвязи со средой и использующие эти связи для удовлетворения своих потребностей. Антропоэкологические системы различаются в зависимости от численности и характера организации человеческих популяций. Большое значение в определении размера антропоэкологической системы имеют природные условия. Наиболее многочисленные современные человеческие популяции, около 80%, обитают на 44% суши в области тропических лесов, саванн, а также в зоне умеренного пояса с кустарниковой растительностью и смешанными лесами. На засушливых землях, в пустынях на 18% суши размещено 4% населения.

В разных условиях существования человек занимает различные экологические ниши. Экологическая ниша - совокупность всех факторов и ресурсов среды, в пределах которой может существовать вид в природе.