LINEBURG


страница 1
(всего 12)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Министерство образования Российской Федерации
Новосибирский государственный педагогический университет

Новосибирский гуманитарный институт



ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОСТИ

ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

И ПЕРВОЙ МЕДИЦИНСКОЙ

ПОМОЩИ


Учебное пособие


Под общей редакцией:
доктора биологических наук, профессора Р. И. Айзмана
доктора медицинских наук, профессора С. Г. Кривощекова


Одобрено Западно-Сибирским региональным центром
по преподаванию безопасности жизнедеятельности в качестве учебного пособия для студентов высших и средних специальных учебных заведений




Сибирское университетское издательство
Новосибирск•2002
УДК 614(075.8)+355(075.8)
ББК 51.1я73-1+68.69я73-1
О75



Печатается по решению кафедры анатомии, физиологии и валеологии Новосибирского государственного педагогического университета и Западно-Сибирского регионального
центра по преподаванию безопасности жизнедеятельности



Рецензенты:
Д.м.н., профессор Е. М. Трофимович
Д.м.н., профессор Л. П. Михайлова

Авторы-составители:
Айзман Р. И., д.б.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ
Айзман Л. К., к.м.н., доцент
Балиоз Н. В., научный сотрудник
Белоглазова С. В., врач ОМ и У О ТЦМК
Волобуева Н. А., ст. преподаватель
Добарина И. А., ст. преподаватель
Жигарев О. Л., доцент
Ивочкин А. М., директор
Западно-Сибирского регионального центра медицины катастроф

Кривощеков С. Г., д.м.н., профессор
Мельникова М. М., к.м.н., доцент
Мозолевская Н. В., ст. преподаватель
Омельченко И. В., к.м.н., доцент








ISBN 5-94087-045-7 © Айзман Р. И., Кривощеков С. Г., 2002






ВВЕДЕНИЕ

Условия и ритмы современной жизни, высокая механизация на производстве и в быту, стихийные бедствия нередко ведут к повреждениям тканей организма человека — травматизации, которая в ряде случаев имеет массовый характер (например, в очагах военных конфликтов).
Нередко травмируются дети дошкольного и школьного возраста, что возможно не только во время стихийных бедствий, в военных ситуациях, но и в быту, в школе, при транспортных катастрофах. Организм ребенка значительно тяжелее реагирует на повреждения, что связано с недостаточным развитием жизненно важных систем, несовершенством компенсаторных возможностей. Некоторые повреждения влекут за собой тяжелейшие травматические состояния, которые могут привести к смертельному исходу.
При массовых повреждениях людей чрезвычайно важным является быстрое, четкое, умелое оказание первой медицинской помощи на месте происшествия, в очаге поражения. Следует быстро и грамотно оказывать первую медицинскую помощь, особенно травмированным детям.
Если первую медицинскую помощь оказывают люди, не имеющие специального медицинского образования, то тяжелое состояние пострадавших, наличие серьезных и нередко множественных повреждений приводит к их суетливости во время оказания первой медицинской помощи. При этом нередко используются взаимоисключающие, а иногда и вредные средства, предпринимаются недопустимые действия. Вот почему есть необходимость обучения населения правилам и методам оказания первой помощи. От того, насколько быстро и правильно оказана первая помощь, во многом зависят сохранение жизни пострадавшему и результаты последующего восстановительного лечения.
В решении данной задачи важную роль играют работники образовательных учреждений. Они должны знать и пропагандировать диагностику повреждений и оказания первой медицинской помощи. Литература, посвященная этой теме, обширна, однако разобраться в ней и выбрать необходимые сведения достаточно трудно.
В настоящей книге в целях оказания помощи студентам педагогических вузов, молодым учителям и воспитателям систематизированы основные сведения, касающиеся понятий, клинических признаков различных повреждений и возможных осложнений, а также оказания первой медицинской помощи и способов эвакуации. Изложены принципы и методы общего ухода за больными и пострадавшими на догоспитальном этапе.




Часть I
ОСНОВЫ БЕЗОПАСНОСТИ
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Экологические опасности
(состояние биосферы и здоровье)
Стратегия безопасности жизнедеятельности
Современная цивилизация и катастрофы
Выживание в условиях автономного существования

Глава 1
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ОПАСНОСТИ
(СОСТОЯНИЕ БИОСФЕРЫ И ЗДОРОВЬЕ)

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, цунами. 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: воздействия 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, теряет 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, падения, 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 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, соединения свинца и марганца, а также пары ртути склонны к постепенному накоплению в организме человека.

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 ухудшения 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 1000 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 в сторону 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 будут рассмотрены основные факторы, оказывающие влияние на состояние биосферы.

1.1. Химическое загрязнение атмосферы

Человек загрязнял атмосферу тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительными. Получаемое тепло ценилось человеком выше, чем чистый воздух. 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, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем загрязнении воздуха в разных регионах различна. Общепризнано, что наиболее сильно загрязняют воздух теплоэлектростанции, 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 поместить, кроме того, химические и цементные заводы.
Атмосферные загрязнители подразделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, сернистый газ окисляется в атмосфере до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом — в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы — образуются другие вторичные загрязнители.
Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 170 % ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива.

Вредные примеси пирогенного происхождения.
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 поступает в атмосферу не менее 1 250 млн т этого газа.
Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млц т в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составляет 65 % от общемирового выброса.
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. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также теплоэлектростанции (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, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксидов азота, поступающих в атмосферу, составляет около 20 млн т в 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, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. Токсичность хлора определяется видом соединений и их 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 11 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, смоляные вещества и цианистый водород.

Аэрозольное загрязнение атмосферы.
Аэрозоли — это твердые или жидкие частицы, находящиеся в воздухе 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 составляет 11-51 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 11м3 пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках техногенной пыли приведены ниже:

Производственный процесс
Выброс пыли, млн т/год
Сжигание каменного угля
93,6
Выплавка чугуна
20,21
Выплавка меди (без очистки)
6,23
Выплавка цинка
0,18
Выплавка олова (без очистки)
0,004
Выплавка свинца
0,13
Производство цемента
53,37

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, а также обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые 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 — насыщенные и ненасыщенные. Они 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 земли резко возрастает, что является одной из причин образования ранее не известного в природе фотохимического тумана.
Фотохимический туман (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. Фотохимический 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, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ.
Такие условия создаются чаще в июне - сентябре и реже — зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. При соединении атомарного кислорода с молекулярным кислородом возникает озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота, в свою очередь, — в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции 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, в свою очередь, 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.

Проблема контролирования выброса в атмосферу загрязняющих веществ промышленными предприятиями. Степень загрязнения воздуха основными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленного развития города. Максимальные концентрации характерны для городов с численностью населения более 500 тыс. жителей. 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.
Чтобы по результатам наблюдений определить качество воздуха, измеренные значения концентраций сравнивают с максимальной разовой предельно допустимой концентрацией и определяют число случаев, когда были превышены ПДК (см. разд. 1.5).

Загрязнение атмосферы в результате работы подвижных источников выбросов. 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 (примерно 5 %), автомобили с дизельными двигателями (около 4 %), тракторы и другие сельскохозяйственные машины (около 4 %), железнодорожный и водный транспорт (примерно 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 СО, NО2, 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 глазом шлейф дыма.
Согласно полученным оценкам, 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). При этом 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).
Уже в течение 10—15 лет большое внимание уделяется исследованию эффектов, которые могут возникнуть 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, со всеми последующими губительными воздействиями 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, обладая довольно сильными полосами поглощения в окне прозрачности атмосферы.
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 145-140 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; появляются боль в ушах и в голове, 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 систему дыхания. 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: а) токсичны (ядовиты) по своей химической или физической природе; б) служат помехой для одного или нескольких механизмов, с помощью которых нормально очищается респираторный (дыхательный) тракт; в) являются носителями поглощенного организмом ядовитого вещества.
В некоторых случаях воздействие одних из 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.
В декабре 1930 г. в долине реки Маас (Бельгия) отмечалось сильное загрязнение воздуха в течение 3 дней; в результате сотни людей заболели, а 60 человек скончались — это более, чем в 10 раз выше средней смертности. В январе 1931 г. в районе Манчестера (Великобритания) в течение 9 дней наблюдалось сильное задымление воздуха, которое явилось причиной смерти 592 человек. В январе 1956 г. около 1000 лондонцев погибли в результате продолжительного задымления. Большинство из тех, кто умер неожиданно, страдало бронхитом, эмфиземой легких или сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Оксид углерода (СО). Концентрация этого газа, превышающая предельно допустимую, приводит к физиологическим изменениям в организме человека. Объясняется это тем, что СО — исключительно агрессивный газ, легко соединяющийся с гемоглобином. При соединении 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 1-А мес. При ежегодном поступлении 350 млн т концентрация СО в атмосфере должна была бы увеличиваться примерно на 0,03 млн 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 (SO3). В комбинации со взвешенными частицами и влагой оказывают наиболее вредное воздействие на живые организмы. SO2 — 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 диоксид азота — NO2), соединяясь при участии ультрафиолетовой солнечной радиации с углеводородами (среди которых наибольшей реакционной способностью обладают олефины), образуют пероксилацетилнитрат (ПАН) и другие фотохимические окислители, в том числе пероксибензоилнитрат (ПБН), озон, перекись водорода, диоксид азота. Эти окислители — основные составляющие фотохимического 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 достигла 0,70-0,86 мг/м3 в час, в то время как смог возникает уже при скорости 0,35 мг/м3 в час.
Наличие в составе ПАН диоксида азота и йодистого калия придает смогу коричневый оттенок. 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) способствуют появлению сильного кашля.
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 растительный и животный мир.
Некоторые химические элементы радиоактивны: процесс их самопроизвольного распада с превращением в элементы с другими порядковыми номерами сопровождается излучением. При распаде радиоактивного вещества 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. Варьируя в широких пределах, период полураспада составляет, для разных радиоактивных веществ, 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 радиоактивные вещества 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), радиоактивные вещества поступают в организм вместе с продуктами питания и могут накапливаться в количестве, способном нанести вред здоровью человека.
Наиболее опасные среди радиоактивных веществ — 90Sr и 137Cs — образуются при ядерных взрывах в атмосфере, а также поступают в окружающую среду с отходами атомной промышленности. Благодаря химическому сходству с кальцием 90Sr легко проникает в костную ткань позвоночных, тогда как 137Cs накапливается в мышцах.
Излучение радиоактивных веществ оказывает губительное воздействие на организм вследствие ослабления иммунитета, снижения сопротивляемости инфекциям. Результатом является уменьшение продолжительность 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 — это 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 (сжигания 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.
Установлены предельно допустимые дозы ионизирующей радиации, основанные на следующем требовании: доза 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. Приходящая в среднем на каждого человека общая доза ионизирующего излучения, создаваемая радиоактивным фоном, составляет примерно 3-5 рад за 30 лет.
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).
В среднем доза ионизирующей радиации, получаемой за год каждым жителем планеты, колеблется между 50 и 200 мрад. 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 подверглось 23 % территории Беларуси, 5 % территории Украины и 1,5 % территории России. Уровень радиоактивного загрязнения этих территорий в отдельных местах значительно превышает естественную радиоактивность среды. От болезней, связанных с радиоактивным облучением в названных странах, погибло, по меньшей мере, 8000 человек. Было диагностировано около 2 000 случаев рака щитовидной железы. Около 200 000 человек продолжают проживать на территориях с высоким уровнем радиоактивного загрязнения. При этом отмечается очаговость зон радиоактивного загрязнения, т. е. участки с высоким уровнем радиоактивности соседствуют с незараженными участками.

1.2. Загрязнения естественных водоемов и
океанов

Вода — важнейший минерал на Земле, который нельзя заменить никаким другим веществом. Она составляет большую часть любых организмов — растительных и животных. Вода является средой обитания многих организмов, определяет климат и изменение погоды, способствует очищению атмосферы от вредных веществ, растворяет, выщелачивает горные породы и минералы, транспортирует их из одних мест в другие и т. д. Для человека вода имеет важное производственное значение: она и транспортный путь, и источник энергии, и сырье для получения продукции, и охладитель двигателей, и очиститель, и т. д.
Проблема сохранения качества воды является на данный момент самой актуальной. Науке известно более 2,5 тыс. загрязнителей природных вод, пагубно влияющих на здоровье населения, ведущих к гибели рыб, водоплавающих птиц и других животных, а также к гибели растительного мира водоемов. При этом не только ядовитые химические, нефтяные загрязнения и избыток органических и минеральных веществ, поступающих со смывом удобрений с полей, опасны для водных экосистем. Важным аспектом загрязнения водного бассейна Земли является тепловое загрязнение — сброс подогретой воды с промышленных предприятий и тепловых электростанций в реки и озера.

Использование воды из естественных водоемов
в качестве охладителя.
Наиболее крупные проблемы термального загрязнения связаны с тепловыми электростанциями. Выработка электричества с помощью пара неэффективна, поскольку в этом случае используется 37-39 % энергии, заключенной в угле, и 31 % ядерной энергии. Несмотря на все недостатки, тепловые электростанции продолжают существовать.
Большая часть энергии топлива, которая не может быть превращена в электричество, теряется в виде тепла. Простейшим способом избавления от этого тепла является выброс его в атмосферу. Но более экономичный путь состоит в использовании в качестве охладителя воды с ее способностью аккумулировать огромное количество тепла с незначительным повышением собственной температуры, чтобы затем она сама постепенно отдавала тепло в воздух.
Серьезной экологической проблемой является тот факт, что обычным способом использования воды для поглощения тепла служит прямая прокачка пресной озерной или речной воды через охладитель и последующее ее возвращение в естественные водоемы происходит без предварительного охлаждения.
Электростанции могут повышать температуру воды водоемов на 5-15 °С: если изначально температура составляет 16 °С, то отработанная на станции вода будет иметь температуру от 22 до 28 °С. В летний период она может достигнуть 30-36 °С.

Последствия теплового загрязнения естественных водоемов.
Повышение температуры в водоемах пагубно влияет на жизнь водных организмов. В процессе эволюции холоднокровные обитатели водной среды приспособились к определенному интервалу температур. Для каждого вида существует температурный оптимум, который на определенных стадиях жизненного цикла может несколько изменяться. В каких-то пределах эти организмы способны приспосабливаться к жизни при более высоких или более низких температурах. Если организм живет в условиях самых высоких значений присущего ему температурного интервала, он настолько к ним приспосабливается, что гибель его может наступать при температурах несколько более высоких, чем для организма, постоянно живущего в условиях более низких температур. Большая часть водных организмов быстрее приспосабливается к жизни в более теплой воде, нежели в более холодной. Однако способность к адаптации не имеет абсолютных максимальных или минимальных пределов и меняется в зависимости от вида.
В естественных условиях при медленных повышениях или понижениях температур рыбы и другие водные организмы постепенно приспосабливаются к изменениям температуры окружающей среды. Но если в результате сброса в реки и озера горячих стоков с промышленных предприятий быстро устанавливается новый температурный режим, то времени для акклиматизации не хватает, живые организмы получают тепловой шок и погибают.
Тепловой шок — это крайний результат теплового загрязнения. Результатом сброса в водоемы нагретых стоков могут быть и иные, более серьезные, последствия. Одним из них является влияние на процессы обмена веществ. Согласно закону Ван Хоффа, скорость химической реакции удваивается с увеличением температуры на каждые 10 °С. Поскольку температура тела холоднокровных организмов регулируется температурой окружающей водной среды, повышение температуры воды усиливает скорость обмена веществ у рыб и водных беспозвоночных. В свою очередь это повышает их потребность в кислороде. В результате же возрастания температуры воды содержание в ней кислорода падает. Нехватка кислорода вызывает жестокий физиологический стресс и даже смерть.
В летнее время повышение температуры воды всего на несколько градусов может вызвать 100%-ную гибель рыб и беспозвоночных, особенно тех, которые обитают у южных границ температурного интервала. Искусственное подогревание воды может существенно изменить и поведение рыб — вызвать несвоевременный нерест, нарушить миграцию. Если разрушающая сила электростанций превышает способность видов к самовосстановлению, популяция приходит в упадок.
Повышение температуры воды способно нарушить структуру подводного растительного мира. Характерные для водоемов с холодной водой водоросли заменяются более теплолюбивыми и при возрастании температур постепенно ими вытесняются — вплоть до полного исчезновения.
Если тепловое загрязнение усугубляется поступлением в водоем органических и минеральных веществ (смыв удобрений с полей, навоза с ферм, бытовые стоки), происходит процесс эвтрофикации, т. е. резкого повышения продуктивности водоема. Азот и фосфор, служа питанием для водорослей, в том числе микроскопических, позволяют последним резко усилить свой рост. Размножившись, они начинают закрывать друг другу свет, в результате чего происходит их массовое отмирание и гниение. Процесс сопровождается ускоренным потреблением кислорода: он может оказаться полностью исчерпанным, а это грозит гибелью всей экосистемы.
Кроме того, что электростанции способны изменять среду обитания водных организмов, они могут оказывать на них и физическое влияние. Соленая вода, использующаяся для охлаждения, оказывает значительное коррозирующее влияние на металлические поверхности и вызывает высвобождение ионов металлов, особенно меди, в воду. Ракушечные животные накапливают медь в таких количествах, что становятся опасными при использовании их в пищу.
Все перечисленные выше последствия теплового загрязнения водоемов наносят огромный вред природным экосистемам и приводят к пагубному изменению среды обитания человека. Ущерб в результате теплового загрязнения можно условно разделить на несколько направлений:
• экономический (потери вследствие снижения продуктивности водоемов, затрат на ликвидацию последствий от загрязнения);
• социальный (эстетический ущерб вследствие деградации ландшафтов);
• экологический (необратимые разрушения уникальных экосистем, исчезновение видов, генетический ущерб). ,

Технологические пути решения проблемы
охлаждения на электростанциях.
Вместо того, чтобы использовать в качестве охладителя воду из естественных водоемов, можно применять существующий метод испарительных, или охладительных, башен, позволяющий решить данную проблему без вреда для окружающей среды. Электростанция не спускает нагретую воду в реку, а перекачивает ее в нижнюю часть 90-150-метровой охладительной башни со скошенными стенками.
Нагретая вода из труб разбрызгивается на водоуловитель и охлаждается, стекая через ряд перегородок и планок. Температурные и атмосферные различия, созданные нагретой водой, вызывают приток воздуха, который всасывается снизу, проходит между планками и перегородками и выходит через верхнее отверстие башни. Вода скапливается в бассейне под днищем башни и вновь возвращается в конденсатор. Незначительная часть воды — около 2,8-4,0 % — теряется при испарении.
Другой тип охладительной башни — это испаряющая циркуляционная сухая колонна. В ней используются воздушно-охладительные батареи, через которые при помощи естественной тяги или механических вентиляторов, приводимых в действие самой станцией, проходят большие объемы воздуха. Потери воды на испарение в работе такой колонны отсутствуют.
При использовании охладительных башен полностью исключается тепловое загрязнение среды, но данное природоохранное мероприятие требует определенных материальных затрат.

Проблема загрязнения Мирового океана.
Нефть и нефтепродукты. Нефть представляет собой вязкую маслянистую жидкость, имеющую темно-коричневый цвет и обладающую слабой флуоресценцией. Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти — углеводороды (до 98 %) — подразделяются на 4 класса:
Парафины (до 90 % от общего состава) — устойчивые вещества, молекулы которых выражены прямой и разветвленной цепью атомов углерода. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.
Циклопарафины (30-60 % от общего состава) — насыщенные циклические соединения с 5-6 атомами углерода в кольце. Кроме циклопентана и циклогексана, в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Они очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.
Ароматические углеводороды (20-40 % от общего состава) — ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полициклические (пирен).
Олефины (до 10 % от общего состава) — ненасыщенные нециклические соединения с одним или двумя атомами водорода у каждого атома углерода в молекуле, имеющей прямую или разветвленную цепь.
Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. К началу 80-х гг. в океан ежегодно поступало около 6 млн т нефти, что составляло 0,23 % мировой добычи. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод — все это обуславливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. В 1962-1979 гг. в результате аварий в морскую среду поступило около 2 млн т нефти.
За последние 40 лет, начиная с 1964 г., в Мировом океане пробурено около 2000 скважин, из них только в Северном море оборудовано 1350. Вследствие незначительных утечек ежегодно теряется 0,1 млн т нефти. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2 млн т/год. Со стоками промышленности ежегодно теряется 0,5 млн т нефти. При попадании в морскую среду нефть сначала растекается в виде пленки, образуя слои различной мощности. По цвету пленки можно определить ее толщину, а эта величина дает возможность установить количество нефти в воде (табл. 1).
Нефтяная пленка изменяет состав спектра и интенсивность проникновения в воду света. Поглощение света тонкими пленками сырой нефти составляет 1-10 % (280 нм), 60-70 % (400 нм). Пленка толщиной 30-40 мкм полностью поглощает инфракрасное излучение.
Смешиваясь с водой, нефть образует эмульсию двух типов: прямую («нефть в воде») и обратную («вода в нефти»). Прямые эмульсии, составленные из капелек нефти диаметром до 0,5 мкм, менее устойчивы и характерны для нефтей, содержащих поверхностно-активные вещества. При удалении летучих фракций нефть образует вязкие обратные эмульсии, которые могут сохраняться на поверхности, переноситься течением, выбрасываться на берег и оседать на дно.
Таблица 1
Определение количества нефти в морской воде по толщине пленки

Внешний вид
Толщина, мкм
Количество нефти, л/км2
Едва заметна
0,038
44
Серебристый отблеск
0,076
88
Следы окраски
0,152
176
Разводы яркоокрашенные
0,305
352
Тусклоокрашенные
1,016
1 170
Темноокрашенные
2,032
2310

Пестициды. Это группа искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды подразделяются на следующие группы:
• инсектициды — для борьбы с вредными насекомыми;
• фунгициды и бактерициды — против грибковых и бактериальных болезней растений;
• гербициды — для уничтожения сорных растений.
Установлено, что пестициды, уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье биоценозов. В сельском хозяйстве давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителями. В настоящее время более 5 млн т пестицидов поступает на мировой рынок. Около 1,5 млн т этих веществ уже вошло в состав наземных и морских экосистем золовым и водным путем.
Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов, фунгицидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды подразделяются на три основных группы: хлорорганические, фосфорорганические и карбонаты. Хлорорганические инсектициды получают путем хлорирования ароматических и гетероциклических жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ и его производные, в молекулах которых устойчивость алифатических и ароматических групп в совместном присутствии возрастает, а также всевозможные хлорированные производные хло-родиена (элдрина). Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к биодеградации.
В водной среде часто встречаются полихлорбифенилы — производные ДДТ без али-фатической части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За последние 40 лет использовано более 1,2 млн т полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформаторов, конденсаторов. Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду в результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходов на свалках. Последний источник поставляет ПХБ в атмосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во всех районах земного шара. Так, в пробах снега, взятых в Антарктиде, содержание ПХБ составило 0,03-1,2 кг/л.
Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ). Детергенты (СПАВ) относятся к обширной группе веществ, понижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетических моющих средств (CMC), широко применяемых в быту и промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду. CMC содержат полифосфаты натрия, в которых растворены детергенты, а также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированную соду, кар-боксиметилцеллюлозу, силикаты натрия. В зависимости от природы и структуры гидрофильной части молекулы СПАВ делятся на анион- и катионактивные, амфотерные и неионогенные. Последние не образуют ионов в воде. Наиболее распространенными среди СПАВ являются анионактивные вещества. На их долю приходится более 50 % всех производимых в мире СПАВ.
Присутствие СПАВ в промышленных сточных водах связано с использованием их в таких процессах, как флотационное обогащение руд, разделение продуктов химических технологий, получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ применяются в составе пестицидов.
Соединения с канцерогенными свойствами. Канцерогенные вещества — это химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую активность и способность вызывать канцерогенные, тератогенные (нарушение процессов эмбрионального развития) или мутагенные изменения в организме. В зависимости от условий воздействия они могут приводить к ингибированию роста, ускорению старения, нарушению индивидуального развития и изменению генофонда организмов. К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся хлорированные алифатические углеводороды, винилхлорид, и особенно, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ).
Максимальное количество ПАУ в осадках Мирового океана (более 100 мкг/кг массы сухого вещества) обнаружено в тентонически активных зонах, подверженных глубинному термическому воздействию. Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей среде — это пиролиз органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и топлива.
Тяжелые металлы. Ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк являются тяжелыми металлами и относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединений тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большое количество соединений поступает в океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий.
Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу. При выветривании осадочных и магматических пород ежегодно выделяется 3,5 тыс. т ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс. т ртути, причем значительная часть — антропогенного происхождения. Около половины годового промышленного производства этого металла (910 тыс. т /год) различными путями попадает в океан. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно повышается. При этом некоторые бактерии переводят хлориды в высокотоксичную метилртуть. Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 г. насчитывалось 2 800 жертв болезни Миномата, причиной которой послужили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида, на которых в качестве катализатора использовалась хлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточные воды предприятий поступали в залив Миномата.
Свинец — элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Наконец, свинец активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания. Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу. С континентальной пылью океан получает 20-30 т свинца в год.
Сброс отходов в море с целью захоронения (дампинг). Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захоронение различных материалов и веществ, в частности, грунта, вынутого при дноуглубительных работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ, радиоактивных отходов. Объем захоронений составляет около 10 % от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан.
Основанием для дампинга служит способность морской среды к переработке большого количества органических и неорганических веществ без особого ущерба для воды. Однако возможности среды не беспредельны. Поэтому дампинг рассматривается как вынужденная мера вследствие несовершенства технологий.
В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тяжелых металлов. Бытовой мусор в среднем содержит (на массу сухого вещества) 32-40 % органических веществ, 0,56 % азота, 0,44 % фосфора, 0,155 % цинка, 0,085 % свинца, 0,001 % ртути, 0,001 % кадмия. Во время сброса (прохождения материала сквозь столб воды) часть загрязняющих веществ переходит в раствор, изменяя качество воды, другая сорбируется частицами взвеси и переходит в донные отложения. Одновременно повышается мутность воды. Наличие органических веществ часто приводит к быстрому расходованию кислорода в воде и нередко — к его полному исчезновению, растворению взвесей, накоплению металлов в растворенной форме, появлению сероводорода.
Присутствие большого количества органических веществ создает в грунтах устойчивую восстановительную среду, в которой возникает особый тип иловых вод, содержащих сероводород, аммиак, ионы металлов. Воздействию сбрасываемых материалов в разной степени подвергаются организмы бентоса и др. В случае образования поверхностных пленок, содержащих нефтяные углеводороды и СПАВ, нарушается газообмен на границе воздух - вода.
Загрязняющие вещества, поступающие в раствор, могут аккумулироваться в тканях и органах гидробионтов (морских живых организмов) и оказывать токсическое воздействие на них. Сброс материалов дампинга на дно и длительная повышенная мутность придонной воды приводит к гибели от удушья малоподвижных форм бентоса. У выживших рыб, моллюсков и ракообразных сокращается скорость роста за счет ухудшения условий питания и дыхания. Нередко изменяется видовой состав данного сообщества.
При организации системы контроля за сбросами отходов в море решающее значение имеет нахождение районов дампинга, определение динамики загрязнения морской воды и донных отложений. Для определения возможных объемов сброса в море необходимо проводить расчеты всех загрязняющих веществ в составе валового сброса.
Итак, эффекты антропогенного воздействия на водную среду проявляются на индивидуальном и популяционно-биоценотическом уровнях. Длительное действие загрязняющих веществ приводит к упрощению экосистемы.

1.3. Проблема опустынивания

Опустынивание на данный момент является одной из значимых глобальных проблем человечества. Во время распашки полей мириады частиц плодородного почвенного покрова поднимаются в воздух, рассеиваются, сносятся с полей потоками воды, осаждаются в новых местах, в громадных количествах безвозвратно уносятся в Мировой океан. Естественный процесс разрушения водой и ветром верхнего слоя почвы, смыва и развеивания его частиц многократно усиливается и ускоряется, когда люди распахивают слишком много земель и не дают почве «отдохнуть».
Под воздействием живых организмов, воды и воздуха на поверхностных слоях литосферы постепенно образуется важнейшая экосистема, тонкая и хрупкая, — почва, которую называют «кожей Земли». Это хранительница плодородия и жизни. Горсть хорошей почвы содержит миллионы микроорганизмов, поддерживающих плодородие. Чтобы образовался слой почвы мощностью в 1 см, требуется столетие. Этот слой может быть потерян навсегда за один полевой сезон. По оценкам геологов, до того как люди начали заниматься сельскохозяйственной деятельностью, пасти скот и распахивать земли, реки ежегодно сносили в Мировой океан около 9 млрд т почвы. Ныне это количество оценивают примерно в 25 млрд т.
Почвенная эрозия — сугубо местное явление — ныне приобрела всеобщий характер. В США, например, около 44 % обрабатываемых земель подвержено эрозии. В России исчезли уникальные богатые черноземы с содержанием гумуса 14-16 %, которые называли цитаделью русского земледелия. В России площади самых плодородных земель с содержанием гумуса 10-13 % сократились почти в 5 раз.
Почвенная эрозия особенно велика в самых больших и густонаселенных странах. Река Хуанхэ в Китае ежегодно сносит в Мировой океан около 2 млрд т почвы. Почвенная эрозия не только уменьшает плодородие и снижает урожайность: вследствие этого процесса гораздо быстрее, чем обычно предусматривается в проектах, заиливаются искусственно сооружаемые водные резервуары, сокращаются возможности орошения, получения электроэнергии от гидроэлектростанций.
Особенно тяжелая ситуация возникает, когда сносится не только почвенный слой, но и материнская порода, на которой он развивается. Тогда наступает порог необратимого разрушения, возникает антропогенная пустыня. Поразительную картину представляет собой плато Шиллонг в районе Черапунджи, расположенном на северо-востоке Индии. Это самое влажное место мира, где в среднем за год выпадает больше 12 м осадков. Но в сухой сезон, когда прекращаются муссонные ливни (в октябре-мае), район Черапунджи напоминает полупустыню. Почвы на склонах плато практически смыты, обнажились бесплодные песчаники.
Один из самых глобальных и быстротечных процессов современности — расширение опустынивания, падение и — в самых крайних случаях — полное уничтожение биологического потенциала Земли, что приводит к условиям, аналогичным условиям естественной пустыни.
Естественные пустыни и полупустыни занимают более 1/3 земной поверхности. На этих землях проживает около 15 % населения мира. Пустыни — территории с крайне засушливым континентальным климатом, обычно получающие в среднем всего 150-175 мм осадков за год. Испарение с них гораздо выше, чем их увлажнение. Наиболее обширные массивы пустынь располагаются по обе стороны от экватора, между 15 и 45° с. ш., а в Средней Азии и Казахстане пустыни достигают 50° с. ш.
Пустыни — это естественные образования, играющие определенную роль в общей экологической сбалансированности ландшафтов планеты. Однако в результате деятельности человека к последней четверти XX в. появилось еще свыше 9 млн км2 пустынь, а всего они охватили уже 43 % общей площади суши.
В 90-х гг. опустынивание стало угрожать засушливым землям. Их насчитывается 3,6 млн га, что составляет 70 % потенциально продуктивных засушливых земель или 1/4 общей площади поверхности суши, причем эти данные не включают площадь естественных пустынь.
Около 1/6 населения мира страдает от процесса опустынивания. Он происходит в разных климатических условиях, но особенно бурно — в жарких, засушливых районах. В Африке находится почти треть всех аридных областей мира; они широко распространены также в Азии, Латинской Америке и Австралии. В среднем за год 6 млн га обрабатываемых земель подвергаются опустыниванию (полностью разрушаются), кроме того, свыше 20 млн га земель снижают свою продуктивность. Такова скорость приближения к порогу необратимого разрушения.
Как считают эксперты ООН, современные потери продуктивных земель привели к тому, что к настоящему времени мир лишился почти 1/3 своих пахотных земель. Такая потеря в период значительного роста населения и увеличения потребности в продовольствии может стать поистине гибельной для человечества.
Опустынивание — это процесс деградации всех природных систем жизнеобеспечения: чтобы выжить, местное население должно или получать помощь со стороны, или уйти в поисках земель, пригодных для жизни. В мире все больше людей становятся экологическими беженцами.
Процесс опустынивания обычно вызывается совокупным действием природы и человека. Особенно губительно это действие в аридных районах со свойственными им хрупкими, легкоразрушающимися экосистемами. Уничтожение скудной растительности вследствие чрезмерного выпаса скота, вырубки деревьев и кустарников, а также распашка земель, мало пригодных для земледелия, и другие виды хозяйственной деятельности, нарушающие хрупкое равновесие в природе, многократно усиливают действие ветровой эрозии, иссушение верхних слоев почвы. Резко нарушается водный баланс, снижается уровень грунтовых вод, пересыхают колодцы. Разрушается структура почв, усиливается их насыщение минеральными солями. Вследствие избыточной хозяйственной нагрузки сложно организованные бассейново-речные системы превращаются в примитивно организованные пустынные ландшафты.
Опустынивание и опустошение могут возникнуть в любых климатических условиях как результат разрушения природной системы. Но в аридных областях «двигателем» опустынивания становится еще и засуха. В истории человечества есть примеры того, как опустынивание, развивающееся в результате неумелой и неумеренной хозяйственной деятельности, разрушало целые цивилизации. В школах всего мира детям объясняют, что историю надо знать для того, чтобы извлекать уроки на будущее. Извлекло ли человечество уроки из истории гибели прошлых цивилизаций, засыпанных песком?
Основное отличие опыта истории от сегодняшнего дня состоит в темпах и масштабах. Чрезмерно активная хозяйственная деятельность, ущерб от которой накапливался столетиями и даже тысячелетиями, ныне оказалась спрессованной в десятилетия. Если раньше под слоем песка погибали отдельные цивилизации, то теперь процесс опустынивания, зарождаясь в различных местах и имея разное регионально проявление, принял глобальные масштабы. Накопление в атмосфере углекислого газа, усиление запыленности и задымленности атмосферы ускоряют аридизацию суши. Этот процесс охватывает не только аридные области. Расширение площади пустынь способствует возникновению сухих климатических условий, которые, вероятно, в большой мере учащают многолетние засухи.
Сахель (с араб. — берег, окраина): так именуется переходная зона шириной до 400 км, которая простирается от пустыни Сахара к югу, до саванн Западной Африки. В конце 60-х гг. в этой зоне началась многолетняя засуха, которая достигла апогея в 1973 г. В результате в африканских странах сахельской зоны — Сенегале, Гамбии, Мавритании, Мали и др. — погибло около 250 000 человек. Произошел и массовый падеж скота, а между тем, скотоводство составляет основу хозяйственной деятельности и является источником существования большинства населения этих районов. Пересохли многие колодцы и даже такие крупные реки, как Нигер и Сенегал. Площадь озера Чад сократилась на 1/3. В 80-х гг. бедствия, приносимые засухой и опустыниванием, приобрели в Африке общеконтинентальные масштабы. Последствия этих процессов испытывают 34 африканские страны и 150 млн людей. В 1985 г. В Африке погибло около 1 млн ее жителей и 10 млн человек стали «экологическими беженцами». Темпы продвижения границ пустыни в Африке составляют до 10 км в год.
Судьба лесов и история человечества на всех континентах были взаимосвязаны. Леса служили основным источником продовольствия для первобытных общин, живших охотой и собирательством. Они являлись источником топлива и строительных материалов для сооружения жилищ. Леса служили убежищем для людей и, в большой мере, основой их экономической деятельности. Жизнь лесов и жизнь людей, связи между ними нашли отражение в культуре, мифологии, религии большинства народов мира. Около 10 тыс. лет назад, до зарождения сельскохозяйственной деятельности, густые леса и другие покрытые лесом пространства занимали более 6 млрд га поверхности суши. К концу XX столетия их площадь сократилась почти на 1/3 и ныне они занимают лишь немногим более 4 млрд га. Во Франции, например, где леса изначально покрывали около 80 % территории, к концу XX в. их площадь сократилась до 14 %; в США, где лесами в начале XVII в. было покрыто почти 400 млн га, уже к 1920 году лесной покров был на 2/3 уничтожен.
Все рассмотренные аспекты влияют не только на общее благосостояние, но, главным образом, на здоровье человечества.

1.4. Экология городов

В экологии, которая рассматривается в настоящее время как наиболее общее понятие по отношению к различным проблемам взаимодействия общества и окружающей среды, сформировались различные научные направления, в том числе — экология городов.

Экология города. Урбанизация.
В некотором приближении город можно сравнить с единым сложно устроенным организмом, который активно обменивается веществом и энергией с окружающими его природными и сельскохозяйственными территориальными комплексами и другими городами. Важно отметить, что город можно разделить на две основные подсистемы:
1) территориальная общность людей (все горожане), которая составляет неотъемлемую часть города и является смыслом его существования;
2) все материальные объекты.
Города служат центрами притяжения для людских и материальных ресурсов. В крупных и крупнейших городах концентрируются высококвалифицированные специалисты и рабочие, научная и творческая интеллигенция, а также хранятся огромные материальные, культурные, исторические и научные ценности. В города поступают промышленное сырье и полуфабрикаты, готовая продукция, плоды сельскохозяйственного производства. Одновременно города «экспортируют» промышленную продукцию, выбрасывают в окружающую среду огромное количество отходов. Они становятся центрами техногенных биогеохимических провинций. Фактически любой крупный город — как при «импорте» вещества и энергии, так и при «экспорте» готовой продукции и своих отходов — связан со всей планетой. Сырье, детали, станки и механизмы, продукты питания поступают в города (прямо или косвенно) из разных регионов и отправляются во многие страны мира. Химические вещества, выбрасываемые заводскими трубами больших городов (например, тяжелые металлы), включаются в глобальный круговорот и выпадают на поверхность земли вплоть до ледников Антарктиды и Гренландии. Но наиболее существенное влияние города оказывают на свое непосредственное окружение.

Поступление веществ в города.
Для нормального функционирования города нуждаются в разнообразных продуктах и сырье. Ниже приведены цифры поступления различных веществ в город с населением 1 млн человек (млн т/год):

Чистая вода
470,0
Воздух
50,2
Минерально-строительное сырье
10,0
Уголь
3,8
Сырая нефть
3,6
Сырье черной металлургии
3,5
Природный газ
1,7
Жидкое топливо
1,6
Горно-химическое сырье
1,5
Сырье цветной металлургии
1,2
Техническое растительное сырье
1,0
Сырье пищевой промышленности,
готовые продукты питания
1,0
Энергохимическое сырье
0,22

Как видно из приведенных данных, больше всего город потребляет чистой воды: при населении в 1 млн жителей ее количество составляет 470 млн т в год. Большая часть воды из города поступает в природные водотоки, но уже в виде сточных вод, загрязненных различными примесями.
В городах постоянно осуществляется сжигание топлива, которое сопровождается потреблением кислорода, идущего в первую очередь на окисление соединений водорода и углерода. Подсчеты показывают, что воздуха миллионный город в год потребляет около 50 млн т.
Следующий по величине поток поступающего в город вещества — минерально-строительное сырье (до 10 млн т/год), которое служит источником поступления пыли в атмосферу.
Среди техногенных потоков важны различные виды топлива (в млн т/год): уголь — 3,8; сырая нефть — 3,6; природный газ — 1,7 и жидкое топливо — 1,6. Соотношение видов топлива может быть и другим, но каждый город-миллионер получает в год до 7-8 млн т условного топлива.
Значительное место занимает поставка сырья для промышленных предприятий. В зависимости от индустриальной специализации города сырье может быть самым различным. Обобщенная модель миллионного города представляет собой полииндустриальный центр, в котором имеется и черная металлургия (3,5 млн т сырья), и цветная металлургия (1,2 млн т сырья). Горно-химическое сырье составляет 1,5 млн т, техническое растительное сырье — около 1 млн т, энергохимическое сырье — в пределах 0,22 млн т.
Особое место занимают продукты, используемые в пищевой промышленности и поступающие непосредственно в продовольственные магазины, на рынки и на предприятия общественного питания. Жители города потребляют за год около 1 млн т пищевых продуктов (с учетом отходов при обработке).

страница 1
(всего 12)

ОГЛАВЛЕНИЕ

След. стр. >>

Copyright © Design by: Sunlight webdesign