Влияние на организм человека основных химических загрязнителей

Избирательная токсичность при загрязнении воздуха тяжелыми металлами

Загрязнитель	Главные воздействия на здоровье
Бериллий	Дерматиты, язвы, воспаления слизистых оболочек
Ванадий	Раздражение дыхательных путей, астма; нервные расстройства; изменения формулы крови
Кадмий	Респираторные заболевания; почечная дисфункция; злокачественные образования
Мышьяк	Paк легких; кожные болезни; заболевания крови (включая белокровие)
Никель	Респираторные заболевания, астма: нарушения дыхательной защитной системы, рак носоглотки и легких, врожденные пороки
Ртуть	Воздействия на нервную систему, включая временную потерю памяти, нарушения координации, почечная недостаточность
Свинец	Нарушение процессов кровообразования; повреждение печени и почек; нейрологическме эффекты
Таллий	Нарушения общего обмена веществ; токсичность по отношению к растениям и животным
Хром	Рак легких; злокачественные образования желудочно-кишечного тракта; дерматиты

Под видами загрязнений понимают также любое нежелательное антропогенное изменение экосистем:

- ингредиентное – совокупность веществ, чуждых естественным биогеоценозам (бытовые стоки, ядохимикаты, продукты сгорания);

- параметрическое - связанное с изменением качественных параметров окружающей среды (тепловое, шумовое, электромагнитное);

- биоценотическое – вызывающее нарушения в составе и структуре популяций живых организмов (перепромысел, направленная интродукция и акклиматизация видов);

- стациально-деструкционное – (“стация” – место обитания популяции, “деструкция” – разрушение), связано с нарушением и преобразованием ландшафтов и экосистем в процессе природопользования (зарегулирование водотоков, урбанизация, вырубка лесных насаждений).

Особенно возросли в последнее время темпы роста ингредиентных и параметрических загрязнителей, причем не только в количественном, но и в качественном отношениях. Негативные воздействия на человека и биоту носят не только выраженный локальный, но и глобальный характер.

Таблица 2.2

Загрязнители	Основные заболевания
Диоксины	Острые и хронические отравления, мутагенный и тератогенный эффект, канцерогенное действие, иммунодефицит
Соединения тяжелых металлов (кадмий, ртуть, свинец)	Острые и хронические отравления, поражение сердечно-сосудистой; мочеполовой и нервной систем
Хлорорганические пестициды (ДДТ, гексахлоран и пр.)	Поражение печени, ЦНС, канцерогенное действие
Бензапирен	Канцерогенное, мутагенное, тератогенное действие
Нитраты, нитриты, продукты метаболизма азотистых удобрений	Вызывают острые отравления, а также нарушение обмена веществ, аллергию, нервные расстройства, злокачественные новообразования
Фреоны	Разрушают озоновый слой и, как следствие, обладают канцерогенной опасностью
Винилхлорид	Обладает канцерогенным действием
Формальдегид CH2O	Вызывает болезни органов дыхания, обладает аллергенным и канцерогенным действием
СО в воздухе	Воздействует на психические функции, вызывает удушье
Диоксид серы в воздухе	Вызывает заболевание дыхательных путей, конъюнктивит, головную боль
Пыль, образованная в результате сжигания мусора	Вызывает хроническое раздражение дыхательных органов, приступы бронхиальной астмы, раздражает, слизистые оболочки, обладает канцерогенным действием
Асбест	Канцероген, вызывает развитие рака легких

При химических загрязнениях атмосферный путь поступления токсичных веществ в организм человека является ведущим, т.к. в течение суток он потребляет около 15 – 25 кг воздуха, 2,5 – 5 кг воды и 1,5 – 2,5 кг пищи. Кроме того, при ингаляции химические элементы поглощаются организмом наиболее интенсивно. Так, свинец, поступающий с воздухом, абсорбируется кровью на 60 %, тогда как поступающий с водой – на 10 %, а с пищей – на 5 %.

Загрязнением атмосферы обусловлено до 30 % общих заболеваний населения промышленных центров. Для обезвреживания попавших в организм ядов или отравляющих веществ применяют антитоксиканты (антидоты — противоядия). К ним отно­сятся пищевые и иные соли (сульфаты железа, цинка), пек­тины, поливинилпиролидол, образующие с металлами проч­ные соединения, растворимые к воде. Предотвращают ток­сичный эффект и сорбенты: уголь, окись цинка, белая глина — каолин, крахмал, ионообменные смолы. К противоядиям относятся также сода, сахар (глюкоза), молоко и другие вещества, выводящие токсины из организма.

Можно выделить следующие виды воздействия загрязнителей на организм человека: мутагенное (опасные изменения на генетическом уровне с возможной передачей их наследникам), тератогенное (изменения при внутриутробном развитии), канцерогенное (увеличение риска злокачественных новообразований), токсичное (ядовитое), аллергенное.

ª Вопросы для самопроверки

1.Что понимается под антропогенным воздействием на биосферу?

2. Каково наиболее характерное воздействие человека на природные экосистемы?

3. Какие виды воздействия человека на биосферу вы можете выделить?

4. Дайте определение загрязнению окружающей среды. Укажите его виды, объекты.

5. Какие загрязняющие вещества представляют наибольшую опасность для человеческой популяции и природных экосистем?

2.1.3. Принципы нормирования критериев качества

окружающей среды с учетом ее загрязнения

По каким критериям оцени­вать состояние (качество) окружающей среды (ОС) и какие воздействия на нее являются допустимыми? Ведь рассматривать возможность полного прекращения воздействия на окружающую среду всерьез нельзя, потому что это означало бы прекра­щение работы промышленности, энергетики, транспорта и т.п.

Под качеством окружающей природной среды понимают степень соответствия ее характеристик потребностям людей и технологическим требованиям. В основу всех природоохранных мероприятий положен принцип нормирования качества окру­жающей природной среды. Этот термин означает установление нормативов (показателей) предельно допустимых воздействий человека на окружающую природную среду.

Соблюдение экологических нормативов, т. е. нормати­вов, которые определяют качество природной среды, обеспечи­вает: экологическую безопасность населения; сохранение генетического фонда человека, растений и жи­вотных; рациональное использование и воспроизводство природ­ных ресурсов в условиях устойчивого развития.

Чем меньше пороговая величина экологических нормати­вов, тем выше качество окружающей природной среды. Одна­ко более высокое качество требует соответственно больших за­трат, эффективных технологий и высокочувствительных средств контроля. Поэтому нормативы качества окружающей природ­ной среды по мере подъема уровня развития общества имеют тенденцию к ужесточению.

Основные экологические нормативы следующие:

- предельно допустимая концентрация вредных веществ (ПДК);

- предельно допустимый уровень воздействий (ПДУ);

- предельно допустимый выброс вредных веществ (ПДВ);

- предельно допустимый сброс вредных веществ (ПДС);

- предельно допустимая нагрузка на окружающую природ­ную среду (ПДН).

Количественный мерой допустимого воздействия на ОС разных типов загрязнений (химических, радиационных, шумовых и т.д.) являются эко­логические нормативы, такие как предельно допустимые концентрации (ПДК), предельно допустимые дозы (ПДД), предельно допустимые уров­ни (ПДУ).

Нормативы ПДК и ПДУ относят к санитарно-гигиениче­ским, ПДВ и ПДС - к производственно-хозяйственным, а ПДН - к комплексным показателям качества окружающей природной среды (более подробно о видах норм и нормативов в п. 2.10 и п. 2.11 учебного пособия).

Предельно допустимая концентрация (ПДК) - пред­ставляет собой количество загрязнителя в почве, воздушной или водной среде, которое при постоянном или временном воздействии на человека не влияет на его здоровье и не вы­зывает неблагоприятных последствий у его потомства. В по­следнее время при определении ПДК учитывается не только степень влияния загрязнения на здоровье человека, но и воз­действие этих загрязнений на диких животных, растения, гри­бы, микроорганизмы, а также на природные сообщества в целом.

Для нормирования содержания вредного вещества в ат­мосферном воздухе установлены два норматива - разовая и среднесуточная ПДК. Максимально разовая предельно до­пустимая концентрация (ПДК _м.р.) - это такая концентра­ция вредного вещества в воздухе, которая не должна вызы­вать при вдыхании его в течение 30 мин рефлекторных реак­ций в организме человека (ощущение запаха, изменение све­товой чувствительности глаз и др.). Среднесуточная предель­но допустимая концентрация (ПДК _с.с.) — это такая кон­центрация вредного вещества в воздухе, которая не должна оказывать на человека прямого или косвенного вредного воз­действия при неопределенно долгом (годы) воздействии.

В настоящее время в нашей стране действуют более 1900 ПДК вредных химических веществ для водоемов, более 500 для атмосферного воздуха и более 130 для почв. ПДК уста­навливают на основании комплексных исследований и по­стоянно контролируют органами гидрометеорологической службы, Госсанэпиднадзора. ПДК не остаются постоян­ными, их периодически пересматривают и уточняют. Величины ПДК утверждаются Минздравом и их учет обязателен в производственной деятельности (санитарные правила и нормы СанПиН). После утверждения норматив становится юридически обязатель­ным.

Важно помнить, что ПДК — это санитарно-гигиеническая норма, защищающая человека от вред­ного вещества. Она не устанавливает допустимых нагрузок на экосис­темы и часто бывает недостаточно строгой для этого. Например, для диоксида серы максимальная разовая ПДК составляет 0,5 мг/м³, сред­несуточная — 0,05 мг/м³, а негативное воздействие этого вещества на естественную растительность начинает сказываться при концентрации - 0,02 мг/м³.

В существующих нормах ПДК не учитываются или учиты­ваются частично:

1) химическое или биологическое накопление загряз­няющих веществ в результате их перехода в другую среду;

2) накопле­ние загрязняющих веществ в пищевых цепочках;

3) превращение в более токсичные формы (например, ртуть в неорганическом виде неопасна, а преобразованная живыми организмами в органическую метилртуть токсична и биоаккумулируется);

4) эффект суммированного действия (синергизм), заклю­чающийся в том, что смеси загрязняющих веществ оказываются более токсичными, чем отдельные вещества.

Например, образование более токсичных веществ в результате химических реакций. Классическим примером является фотохимический смог “лос-анджелесского” типа. Он образуется из выхлопных газов автомо­билей под действием солнечного излучения. В результате из углеводоро­дов и оксидов азота образуются озон и фотохимические оксиданты, ток­сичность которых намного выше.

При содержании в воздухе нескольких загрязняющих ве­ществ, обладающих суммацией действия (синергизмом), на­пример, диоксидов серы и азота; озона, диоксида азота и фор­мальдегида, сумма их концентраций не должна превышать при расчете единицы:

С₁ / ПДК₁+ С₂ / ПДК₂ +…+ С_n < 1,

где С₁, С₂., …С_n — фактические концентрации вредных веществ в воздухе или воде; ПДК₁, ПДК₂,...,ПДК_n — максимально ра­зовые предельно допустимые концентрации вредных ве­ществ, которые установлены для их изолированного присут­ствия, мг/м³.

Под предельно допустимой концентрацией вредного веще­ства в почве (ПДК, мг/кг) понимают такую максимальную кон­центрацию, которая не может вызвать прямого или косвенного влияния на среду, нарушить самоочищающую способность почвы и оказать отрицательное воздействие на здоровье человека.

Для водной среды ПДК загрязняющих веществ означает такую концентрацию этих веществ в воде, выше которой она становится непригодной для одного или нескольких видов во­допользования. ПДК загрязняющих веществ устанавливаются отдельно для питьевых вод и рыбохозяйственных водоемов.

Требования к качеству вод в водоемах, используемых для рыбохозяйственных целей, специфичны и в большинстве слу­чаев более жестки, чем для водных объектов хозяйст­венно-бытового назначения, поскольку при переходе вредных ве­ществ по пищевой (трофической) цепи происходит их биологи­ческое накопление до опасных для жизни количеств.

Предельно допустимый уровень (ПДУ) радиационного воз­действия на окружающую среду — это уровень, который не пред­ставляет опасности для здоровья человека, состояния живот­ных, растений, их генетического фонда. ПДУ определяется на основании норм радиационной безопасности (НРБ-76/87), ос­новных санитарных правил (ОСП-72/87) и санитарных норм про­ектирования (СН-254-71).

Установлены также предельно допустимые уровни (ПДУ) воздействия шума, вибрации, магнитных полей и иных вред­ных физических воздействий.

На основании величин ПДК рассчитывают предельно допустимые количества загрязняющих веществ, выделяемых конкретными источника­ми в ОС. Для атмосферы - это предельно допустимые выбросы (ПДВ), для водоемов - предельно допустимые сбросы (ПДС).

Предельно допустимый выброс (ПДВ) или сброс (ПДС), — это максимальное количество загрязняющих веществ, которое в единицу времени может быть выброшено данным конкрет­ным предприятием в атмосферу или сброшено в водоем, не вызывая при этом превышения в них предельно до­пустимых концентраций загрязняющих веществ и неблагопри­ятных экологических последствий.

Смысл введения ПДВ и ПДС заключается в ограничении выбросов таким образом, чтобы на данной территории с учетом всех источников выбросов какого-то за­грязняющего вещества для него не превышались бы значения ПДК. Для мощного одиночного источника выбросов, например электростанции, значения ПДК не должны превышаться за пределами санитарно-защитной зоны (см. п. 2.3).

ПДВ и ПДС являются экологическими нормативами для каж­дого источника выбросов. Превышение их значений ведет к экономичес­ким и административным санкциям (штрафам, закрытиям предприятий).

Бывает, что технология производства на предприятиях не позволяет соблюдать уровни ПДВ и ПДС, а закрытие этих предприятий невозможно по социальным или экономическим причинам. В этом случае предусмат­ривается поэтапное снижение выбросов до зна­чений, обеспечивающих ПДК и на каждом этапе устанавлива­ются соответственно временно согласованные выбросы (ВСВ) и времен­но согласованные стоки (ВСС) на уровне вы­бросов предприятий с наиболее совершенной или аналогичной технологией. В результате может произойти и часто происходит ухудшение экологической обстановки.

Определение ПДВ и ПДС, не наносящих ущерб ОС, представляет собой непростую задачу. Во-первых, при расчетах могут быть использованы различные значения ПДК (на практике — ПДК _м.р. и ПДС _с.с.), которые сильно различаются по величине. Во-вторых, нужно учесть все источники выбросов, их параметры, условия распространения загряз­няющих веществ в ОС.

Величины предельно допустимых сбросов (ПДС) загрязня­ющих веществ в водные объекты определяют по формуле:

ПДС = q_ст C_ст,

где q_ст - расход сточных вод, м³/ч; С_ст - концентрация веществ в сточной воде, г/м³.

ПДС устанавливается санэпидслужбой для каждого предприятия или другого источника загрязнения. В настоящее время в России на нормативах ПДВ работают лишь 15—20 % загрязняющих производств, на ВСВ (временно согласованных выбросах вредных веществ) — 40— 50 %, а остальные загрязняют среду на основе лимитных вы­бросов и сбросов, которые определяют по фактическому вы­бросу на определенном отрезке времени.

Основным комплексным нормативом качества окружающей природной среды являются предельно допустимые нормы нагруз­ки (ПДН). Под предельно допустимой экологической нагрузкой (ПДЭН) или пре­дельно допустимой техногенной нагрузкой (ПДТН) понимают такую на­грузку на ОС, которая не ухудшает ее качества.

Предельно допустимые нормы нагрузки на природную сре­ду (ПДН) — это максимально возможные антропогенные воз­действия на природные ресурсы или комплексы, не приводя­щие к нарушению устойчивости экологических систем.

Высокое качество ОС оз­начает:

1) возможность устойчивого существования и развития экосистемы в данном месте;

2) отсутствие в настоящем и будущем неблагоприятных последствий у
любой популяции, которая находится в данном месте.

Потенциальная способность природной среды перенести ту или иную антропогенную нагрузку без нарушения основных функций экосистем определяется термином «емкость природ­ной среды», или экологическая емкость территории.

Регулирование качества природной среды должно начинаться с определения нагрузок, допустимых с экологической точки зрения, а регио­нальное природопользование должно соответствовать экологи­ческой «выносливости» территории.

Согласно Закону РФ об охране ОС при формировании территориально-производственных комплексов (ТПК), развитии промышленности, строительства и т.д. применение ПДН обязательно. Региональные ПДН устанавливают предельную хозяйственную нагрузку на ТПК, а отраслевые – на отдельные виды природных ресурсов.

ª Вопросы для самопроверки

1. Что понимают под качеством окружающей среды?

2. Какова роль и значение экологического нормирования?

3. Что представляют собою ПДК, ПДВ, ПДС, ПДУ, ПДН и другие экологические нормативы?

4. Объясните понятие емкость природной среды, или экологическая емкость территории.

5. С помощью какого экологического норматива устанавливаются пределы хозяйственной нагрузки на природные комплексы и ресурсы?