Рекомендуемые величины ТНС-индекса для профилактики перегревания

 

Категории работ по уровню энергозатрат	Величины интегрального показателя, °С
1а (до 139 вт)	22,2-26,4 ^
1б (140-174 вт)	21,5-25,8
Па (175-232 вт)	20,5-25,1
Пб (233-290 вт)	19,5-23,9
III (более 290 вт)	18,0-21,8

 

Рекомендуемые нормами параметры микроклима­та должны обеспечить в процессе терморегуляции такое соотношение физиологических и физико-хими­ческих процессов, при котором поддерживалось бы устойчивое тепловое состояние в течение длительно­го времени, без снижения работоспособности челове­ка. В цехах с климатическим комплексом преиму­щественно нагревающего типа решающее значение в борьбе с нагреванием приобретает изменение са­мого технологического процесса, замена источни­ков избыточного выделения тепла различными спо­собами, которые требуют в каждом конкретном слу­чае специального рассмотрения. Немаловажным в обеспечении комфортных параметров микроклимата являются рациональное отопление, правильное ус­тройство вентиляции, кондиционирование воздуха, теплоизоляция источников тепла.

Системы обеспечения параметров микроклимата

Вентиляция — организованный и регулируемый воздухообмен, обеспечивающий удаление из поме­щения отработанного воздуха и подачу на его мес­то свежего.

Естественная неорганизованная вентиляция осу­ществляется за счет разности давления снаружи и внутри помещения. Для жилых помещений смена воздуха (инфильтрация) может достигать 0,5—0,75 объема в час, для промышленных 1,0—1,5 объема в час.

Естественная организованная, канальная венти­ляция проектируется в жилых и общественных зда­ниях. При обтекании ветром выхода вытяжной шах­ты, имеющей иногда насадку-дефлектор, создается, разряжение, зависящее от скорости ветра и возни­кает поток воздуха в вентиляционной системе.

Аэрация — организованная естественная венти­ляция помещений через фрамуги, форточки, окна.

Механическая вентиляция — это такая венти­ляция, при которой воздух подается (приточная) или удаляется (вытяжная) с помощью специаль­ных устройств — компрессоров, насосов и др. Раз­личают вентиляцию общеобменную (для всего по­мещения) и местную (для определенных рабочих мест). При механической вентиляции воздух может предварительно проходить через систему фильтров, очищаться, а в удаляемом воздухе могут улавли­ваться вредные примеси. Недостатком механичес­кой вентиляции является создаваемый ею шум. Наиболее совершенный вид промышленной венти­ляции — кондиционирование воздуха.

Кондиционирование — искусственная автоматическая обработка воздуха с целью поддержания оптимальных микроклиматических условий неза­висимо от характера технологического процесса и условий внешней среды. В ряде случаев при кон­диционировании воздух проходит дополнительную специальную обработку — обеспыливание, увлажнение, озонирование и др. Кондиционирование воз­духа обеспечивает как безопасность жизнедеятель­ности, так и параметры технологических процес­сов, где не допускаются колебания температуры и влажности среды.

Значительно уменьшает воздействие тепла на организм применение экранирования. Экраны мо­гут быть теплоотражающие (алюминиевая фольга, алюминиевая краска, листовой алюминий, белая жесть), теплопоглощающие (бесцветные и окрашен­ные стекла, остекление с воздушной или водяной прослойкой), теплопроводящие (полые стальные плиты с водой или воздухом, металлические сет­ки). Широко применяются индивидуальные средства защиты: спецодежда из хлопка, льна, шерсти воз­духо- или влагонепроницаемая, каски, войлочные шлемы, очки, маски с экраном и т. д.

Атмосферное давление и его влияние на организм

Атмосферное (барометрическое) давление создается атмосферой под влиянием гравитации на поверхность Земли. Изменение давления происходит в результате неравномерного нагревания воздуш­ных масс, расположенных над сушей и водой в различных географических широтах. Как правило, незначительные изменения барометрического давления в пределах 10-30 мм рт. ст. на здоровых и метеоустойчивых индивидуумов не оказывают вли­яния. Однако более значительные изменения атмос­ферного давления в сторону повышения или пони­жения могут оказывать существенное влияние на функциональное состояние и здоровье человека. Оптимальная диффузия кислорода в кровь из газо­вой смеси в легких осуществляется при атмосфер­ном давлении 760 мм рт. ст.

Воздействие повышенного атмосферного давления связано с механическим (компрессионным) и физико-химическим (проникающим) действием газовой среды.

При очень высоком барометрическом давлении отмечается : общее повышенное равномерное механическое давление на органы и ткани; возможно развитие механонаркоза; местное неравномерное давление на ткани, ограничивающие воздухосодержащие полости (напр., придаточные полости носа, среднее ухо), что может привести к повреждению -баротравме; увеличение плотности газовой смеси и нарушение внешнего дыхания.

Проникающий эффект при повышенном баромет­рическом давлении проявляется в токсическом действии кислорода и индифферентных газов, которые проникают в кровь в повышенных количествах и вызывают наркотическую реакцию. При возраста­нии парциального давления кислорода в легких бо­лее чем на 0,8—1 атм проявляется его токсическое действие — поражение легочной ткани, судороги, коллапс. Известные нарушения в состоянии здоровья у лиц, работающих на достаточно большой глубине, возникают при быстром подъеме на поверх­ность. В результате возникают декомпрессионные расстройства или так называемая кессонная болезнь (заболевание, обнаруженное у кесонных рабочих, работающих под водой в специальных приспособлениях-кессонах и развивающееся при нарушении правил декомпрессии).

Пониженное атмосферное давление отмечается, как правило, при подъеме на высоту (условия высокогорья, летательные аппараты, барокамеры и др.). При этом отмечается разрежение атмосферы и уменьшение содержания кислорода в воздухе за счет снижения его парциального давления. В зави­симости от индивидуальных особенностей организ­ма, скорости и величины понижения давления и других факторов отмечается выраженность изме­нений в функциональном состоянии  от адаптаци­онно- приспособительных реакций до патологичес­ких состояний (высотная или горная болезнь), вплоть до смертельного исхода.

В зависимости от реакции организма человека на недостаток кислорода при пониженном барометрическом давлении различают (по высоте): индиф­ферентную зону — до 1500—2000 м над уровнем моря, когда у лиц длительно пребывающих на этой высоте не отмечается каких-либо заметных функ­циональных изменений; зона полной компенсации от 2000 до 4000м; при этом работоспособность со­храняется достаточно длительное время, но физи­ческая работа выполняется с затруднением; зона неполной компенсации — от 4000 до 5500 м, когда наблюдается снижение работоспособности и возмож­но появление у людей эйфории и неадекватного по­ведения; критическая зона — от 5500 до 8000 м наблюдается ухудшение состояния, работоспособ­ность резко снижена, возникает большая вероят­ность проявления высотного обморока; неперено­симая зона свыше 8000 м — без принятия необхо­димых мер - смертельный исход.

В процессе деятельности человек может подвер­гаться острому воздействию пониженного баромет­рического воздействия (напр.,в условиях разгерметизации кабины самолета на высоте 5000 м или при высокогорных восхождениях) и хроническому воздействию (длительное нахождение в горах). В результате хронического воздействия высокогорья ( до определенной зоны) в организме отмечаются адаптационные перестройки с формированием со­стояния акклиматизации, что используется в прак­тике профилактической работы среди лиц, подвергающихся воздействию кислородной недостаточно­сти.

Следует сказать и том, что пониженное давление (декомпрессия) на высотах, (даже при при исключении недостатка в кислороде) вызывает само по себе нарушения в организме, которые объединены об­щим названием декомпрессионных расстройств: высотный метеоризм (расширение газов в желудоч­но-кишечном тракте); высотные боли (за счет пере­хода газов, в первую очередь азота, содержащихся в растворенном состоянии в жидких и полужидких средах в газообразное состояние и образования пу­зырьков) и высотная тканевая эмфизема ( «закипа­ние» тканевой и межклеточной жидкости вследствие появление в них пузырей водяного пара). Пузырь­ки газов вызывают эмболию кровеносных сосудов Указанные нарушения возникают у человека на высоте более 7000 м.

Декомпрессия может быть плавной и взрывной. Проявления декомпрессионных нарушений можно избежать или уменьшить при соблюдении правил постепенного снижения давления, применение высотно-компенсирующих костюмов, кислородных масок, герметизации кабин летательных аппаратов, специальных тренировок и других мероприятий.

1.4. Освещение. Требования к системам освещения

Наибольшее количество информации об окружа­ющем нас мире дает зрительный анализатор. В свя­зи с этим рациональное естественное и искусствен­ное освещение в жилых помещениях и обществен­ных зданиях, на рабочих местах имеет важное значение для обеспечения нормальной жизнедея­тельности и работоспособности человека.

Свет не только обеспечивает нормальную жиз­недеятельность организма человека, но и опреде­ляет жизненный тонус и ритм. Сила биологичес­кого воздействия света на организм зависит от уча­стка спектра длин волн, интенсивности и времени воздействия излучения. Та часть спектра электро­магнитных излучений, которая находится в пре­делах длин волн от 10 до 100000 нм, называется оптической областью спектра. Средняя часть оп­тической области (400—760 нм) приходится на ви­димое излучение, воспринимаемое глазом как свет. Такие функции организма, как дыхание, кровооб­ращение, работа эндокринной системы, ферментные системы отчетливо меняют интенсивность деятель­ности под влиянием света. Длительное световое го­лодание приводит к снижению иммунитета, функ­циональным нарушениям в деятельности ЦНС. Свет является мощным эмоциональным фактором, воз­действует на психику человека. Неблагоприятные условия освещения ведут к снижению работоспо­собности и могут обусловить так называемую про­фессиональную близорукость.

Основные характеристики для оценки освещения

Световой поток — мощность лучистой энергии, оцениваемая по световому ощущению. Единица из­мерения — люмен (лм). 1 люмен равен количеству световой энергии в 1 Дж, проходящему через еди­ницу площади 1м².

Сила света, пространственная плотность излуча­емого потока, определяется отношением светового патока к величине телесного угла, в котором он оп­ределен. Единицей измерения является кандела (кд).

Освещенность (Е) — определяется как световой поток, приходящийся на единицу площади освеща­емой поверхности. Единица измерения — люкс (лк). 1 л к — освещенность поверхности в 1м², на кото­рую падает световой паток в 1 лм.

Яркость (В) — это уровень светового ощущения, величина, которую непосредственно воспринимает наш глаз. Измеряется в кд/м² или в нитах (нт). 1 нит равняется силе света в 1 канделу с площади в 1 м² в направлении, перпендикулярном площадке. Так, яркость горящей свечи и голубого неба равна приблизительно 1 кд/м². Яркость солнца в полдень 150000 кд/м². При яркости больше 0,75 кд/м² про­исходит сужение зрачка.

Яркость освещаемого объекта связана с его осве­щенностью как,

где — коэффициент отражения поверхности. Например для стен  = 60%, для потолка  = 70%.

Основными физиологическими функциями глаза являются контрастная чувствительность, зритель­ная адаптация, острога зрения, скорость различе­ния и устойчивость ясного видения.

Контрастная чувствительность показывает во сколько раз яркость фона выше пороговой разно­сти яркости объекта и фона К= В_фон /В_пор ,. Пороговая разность яркости В_пор — это наименьшее заметное глазу отличие яркости объекта В_о и фона В_фон.

Острота зрения — способность зрительного ана­лизатора различать мелкие детали предметов. Нор­мальной разрешающей способностью или остротой зрения человека считается такая, при которой он может различать объект с угловыми размерами 1 мин (это соответствует условиям рассмотрения черного объекта размером 1,45 мм на белом фоне с расстояния 5 м при освещенности не менее 80 лк). При меньшем угле зрения две точки объекта изоб­ражаются на одном чувствительном элементе, сетчатки (колбочке) глаза и не различаются, потому угол зрения в 1 минуту называется физиологичес­ким предельным углом.

Максимальная острота зрения наблюдается при яркости 500 кд/м² и более. Понижение яркости ведет к снижению зрительной работоспособности. Оптимальной яркостью является яркость в диапазоне от 50 до 1500 кд/м².

Приближая рассматриваемый предмет к глазу, мы увеличиваем угол зрения, а с ним и размеры изображения на сетчатке. Это позволяет рассмот­реть более мелкие детали. Однако при максималь­но возможном приближении усиливается напряже­ние мышцы, изменяющей форму хрусталика. Ра­бота глаза становится утомительной. Напряжение мышцы при постоянной работе с мелкими объек­тами (мелким шрифтом, микросхемами и тому по­добное) вызывает спазм аккомодации и ложную близорукость. После прекращения работы восста­навливается способность хрусталика изменять свою кривизну.

Постоянная работа при низком освещении ведет к развитию близорукости (миопии), уменьшению остроты зрения.

Четкое изображение рассматриваемого предмета наблюдается в том случае, если лучи света от пред­мета после их преломления в средах глаза собира­ются в фокус глаза на сетчатке. При близорукости фокус оказывается лежащим впереди сетчатки и на нее попадают расходящиеся лучи, при этом изобра­жение получается расплывчатым. ' При дальнозоркости лучи предмета сходятся по­зади сетчатки и на ней также получается нечеткое, расплывчатое изображение. Дальнозоркость возникает практически у всех людей после 40-^45 лет в связи с ослаблением мышечного аппарата глаза.

Глаз человека обладает способностью приспосаб­ливаться к изменению освещенности в пределах от 10^-6 лк в темноте, до Ю⁵ лк при солнечном свете. Процесс приспособления к тому или иному уровню яркости называется адаптацией. При повышении яркости наблюдается световая, а при понижении яркости — темновая адаптация.

Скорость различения — способность глаза раз­личать детали предметов за минимальное время на­блюдения.

Устойчивость ясного видения — способность зри­тельного анализатора отчетливо различать объект в течение заданного времени; чем дольше длится ясное видение, тем выше производительность зри­тельного анализатора.

Благоприятные условия работы зрительного ана­лизатора обеспечиваются как уровнем освещения, так и качеством освещения. Качество освещения обеспечивается отсутствием блесткости, равномер­ным распределением яркости на рабочей поверхно­сти, отсутствием теней, стробоскопического эффек­та (ощущение двоения предметов).

Наилучшие условия для работы зрительного анализатора дает естественное освещение, затем искусственное, приближающееся к спектру есте­ственного света, и смешанное освещение. Подбо­ром соответствующего искусственного источника освещения молено создать оптимальные условия работы.

Естественная освещенность зависит от многих факторов: географической широты местности, ори­ентации здания и помещения, величины оконных проемов, окраски стен и т. д.

Проектируемая (прогнозируемая) освещенность помещения может быть оценена на основании оп­ределения светотехнического показателя — КЕО (ко­эффициента естественной освещенности) и геомет­рического показателя СК (светового коэффициен­та). Естественная освещенность в соответствии с нормативными требованиями зависит от точности выполняемой зрительной работы и от назначения помещения (табл. 9).

КЕО определяется как отношение абсолютной ос­вещенности в люксах, измеренной на рабочем мес­те (е) к наружной освещенности в горизонтальной плоскости, защищенной от прямых солнечных лу­чей (Е), выраженное в процентах.

Согласно СНиП 23-05-95 территория страны ус­ловно разделена на пять поясов светового климата от первого на Крайнем Севере до пятого, в который входит район Северного Кавказа и черноморского побережья Кавказа.

Таблица 9

 

Характеристика зрительной работы	Наименьший размер объекта Различения (мм)	Разряд зрительной работы	КЕО при боковом освещении (%)
			в зоне с устойчивым снежным покровом	в зоне с неустойчивым снежным покровом
Наивысшая точность	менее 0,15	1	2,8	3,5
очень высокая точность	до 0,3	2	2,0	2,5
высокая точность	до 0,5	3	1,6	2,0
средняя точность	до 1,0	4	1,2	1,5
малая точность	свыше 1,0 до 5,0	5	0,8	1,0
грубая (очень малая точность)	более 5	6	0,4	0,5
работа со светящимися материалами и изд-ми в горячих цехах	более 0,5	7	0,8	1,0
общее наблюдение за ходом производственного процесса
постоянное		8а	0,2	0,3
периодическое при постоянном пребывании людей в помещении		8б	0,2	0,2
периодическое при периодическом пребывании людей в помещении		8в	0,1	0,1

 

Нормированные значения КЕО для зданий в 1, 2, 5, 4 и 5 поясах определяются по формуле:

гдеКЕ0³_н — нормированное значение КЕО для тре­тьего пояса (центральные районы стра­ны), представлено в таблице 9;

m — коэффициент светового климата;

с — коэффициент солнечного климата.

Для Ростовской области, находящейся в 4 поясе, m = 0,9, а значение с находится в пределах 0,6— 0,85 в зависимости от расположения световых про­емов.

Более простым, но менее точным является гео­метрический метод оценки естественного освеще­ния, при котором определяется отношение остек­ленной площади светопроемов к площади пола (СК). Так, световой коэффициент для учебных и административных помещений должен составлять 1:6 -1:8.

Проектируемое искусственное освещение оцени­вается по многим показателям, характеризующим тип и количество осветительных ламп, их разме­щение и высоту подвеса, виды используемой арма­туры. Чаще всего могут быть использованы следу­ющие виды систем освещения: общая и комбини­рованная, то есть местная в сочетании с общей. При общей системе светильники располагают или в горизонтальной плоскости потолка или сосредо­точивают локально. Условия освещенности зави­сят от соотношения расстояния между светильни­ками в горизонтальной плоскости и высотой их подвеса. На оптимум этого соотношения влияет тип светильников.

В качестве источников искусственного освеще­ния используются лампы накаливания и люми­несцентные. Лампы накаливания дают сплошной спектр излучения, близкий к естественному, одна­ко они неэкономичны — на световое излучение идет всего 5—18% потребляемой энергии. Газоразряд­ные, люминесцентные лампы более экономичны, но в большинстве случаев не обеспечивают пра­вильную цветопередачу, особенно синтетических ма­териалов. На практике используются следующие типы люминесцентных ламп: ЛД — лампы дневно­го света, имеющие голубоватый оттенок свечения; ПХБ — лампы холодно-белого цвета с желтоватым оттенком свечения; ЛТБ - лампы белого цвета с розовым оттенком свечения.

При выборе ламп нужно учитывать что: 1) чем выше уровень освещенности, тем благоприятнее хо­лодный свет ламп ЛД, при малых уровнях осве­щенности используются пампы ЛТБ, 2) при одно­временном использовании ламп накаливания и люминесцентных, лучше применять лампы ЛТБ; 3) цветность освещаемых поверхностей должна со­гласовываться с цветностью применяемых ламп. На­пример, голубоватое свечение ламп ЛД хорошо со­четается с голубым и салатовым цветом парт, сто­лов; свет ламп ЛД и ЛТБ — со светло-коричневой окраской мебели.

При устройстве искусственного освещения необ­ходимо исключить прямую и отраженную блесткость от источников света, что достигается соот­ветствующей арматурой светильников. Наилучши­ми считаются светильники рассеянного света.

Конструкция светильника, кроме того, должна на­дежно защищать источник света от пыли, влаги, обеспечивать электробезопасность, взрыво-пожаробезопасность.

Оценку освещенности в помещениях и на рабочих местах осуществляют прямым и косвенным методами. Прямой метод заключается в оп­ределении освещенности при помощи люксметра. Люксметр представляет собой микроамперметр, подключенный к фотоэлементу (как правило, се­леновому) и проградуированный в единицах освещенности.

Косвенный метод оценки освещения заключает­ся в определении КЕО, СК. Затем полученные по­казатели сравнивают со стандартами.

1.5. Человек и биосфера

Человек является частью природной системы — биосферы, с которой тесно связана его жизнедеятельность.

Биосфера — это часть оболочек земного шара, населенная живыми организмами. Представление о широком влиянии жизни на природные процессы было сформулировано В.В. Докучаевым, который показал зависимость процессов почвообразования не только от климата, но и от совокупного влияния растительных и животных организмов. В.И. Вер­надский разработал учение о биосфере, как о гло­бальной системе нашей планеты, в которой основ­ной ход геохимических и энергетических процессов определяется живым веществом. Учитывая системный уровень организации биосферы, а также то, что в основе ее функционирования лежат кругово­роты веществ и энергии, современной наукой сфор­мулированы биохимическая, термодинамическая, биогеоценотическая, кибернетическая концепции биосферы.

В.И. Вернадский определил биосферу, как тер­модинамическую оболочку с температурой от + 50°С до —50°С и давлением около 1 атм. Эти условия со­ставляют границы жизни зля большинства орга­низмов. Все живые организмы образуют биомассу планеты и составляют около 0,01% массы земной коры, но несмотря на незначительную общую биомассу живых организмов, их деятельностью обус­ловлен химический состав атмосферы, концентра­ция солей в гидросфере, формирование почвенного слоя и горных пород в литосфере.

Главная функция биосферы заключается в обес­печении круговорота химических элементов и осу­ществляется при участии всех населяющих плане­ту организмов. Химические вещества циркулиру­ют между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Используя неорганические вещества, зеленые растения за счет энергии Солн­ца создают органические вещества, которые други­ми живыми существами (гетеротрофами и деструк­торами) разрушаются с тем, чтобы продукты этого разрушения были использованы для новых органи­ческих синтезов.

Границы биосферы определяются областью рас­пространения организмов в атмосфере, гидросфе­ре, литосфере.

Литосфера — земная кора, внешняя твердая обо­лочка земного шара, образованная осадочными и базальтовыми породами. Основная масса организ­мов, обитающих в литосфере, сосредоточена в по­чвенном слое, глубина которого не превышает не­скольких метров.

Гидросфера — водная оболочка Земли, состав­ленная мировым океаном, который занимает при­мерно 70,8% поверхности земного шара. В гидро­сферу биосфера проникает практически на всю глу­бину мирового океана.

Атмосфера — воздушная оболочка Земли, со­стоящая из смеси газов, в которой преобладают кислород и азот. Наибольшее значение для био­логических процессов имеют кислород атмосфе­ры, используемый для дыхания организмов и ми­нерализации омертвевшего живого вещества, уг­лекислый газ, используемый при фотосинтезе, а также озон, экранирующий земную поверхность от жесткого ультрафиолетового излучения. В ат­мосфере различают: тропосферу — примыкающий к поверхности Земли нижний слой атмосферы вы­сотой около 15 км, в который входят взвешенные в воздухе водяные пары; стратосферу — слой над тропосферой, высотой около 100 км; в стратосфе­ре под действием жесткого УФ-излучения Солнца из молекулярного кислорода образуется атомарный кислород, который затем превращается в озон и образует озоновый слой, задерживающий косми­ческие и УФ-лучи, губительно действующие на живые организмы.

В настоящее время все большую актуальность приобретают вопросы космической биологии — комплекса наук, изучающих особенности жизнедеятель­ности биологических объектов в условиях косми­ческого пространства и при полетах в космических аппаратах (космическая физиология, экобиология). Составной частью космической биологии является экзобиология, изучающая наличие, распростране­ние, особенности и эволюцию живой материи во Вселенной. Исследования в этой области осуществ­ляются в двух основных направлениях: моделиро­вание условий космической среды или планет и исследования, осуществляемые с помощью автомати­ческих космических аппаратов. Установлено, что некоторые земные микроорганизмы могут сохра­нять жизнедеятельность и развиваться в условиях космической среды. Однако исследования, проведен­ные с помощью космических аппаратов, направлен­ные на обнаружение внеземных форм жизни (на­пример, на Венере, Марсе) пока еще не дали поло­жительных результатов. Проблемы зкзобиологии тесно связаны с проблемой химической и биологи­ческой эволюции материи во Вселенной, с пробле­мой происхождения жизни на Земле.

Важными практическими вопросами являются изучение влияния факторов космического простран­ства на биологические процессы, протекающие в биосфере Земли. Таким образом, возникает необхо­димость анализа и пересмотра общебиологического значения традиционных земных условий жизни в связи с возникновением представлений о космосфере, как еще одной области биосферы.

Живое вещество в биосфере осуществляет газо­вую, концентрационную, окислительную и восстановительную функции. Кислород и азот атмосфе­ры, весь углекислый газ, по мнению Вернадского, имеют органогенное происхождение. Ежегодная про­дукция живого вещества в биосфере составляет примерно 200 млрд. тонн сухого органического веще­ства; за это же время в процессе фотосинтеза на планете образуется 46 млрд. тонн органического углерода, 123 млрд. тонн кислорода. «Вихрь жизни» как говорил Вернадский, захватывает освобожден­ные при гниении микроорганизмами элементы, по­ступающие в литосферу, гидросферу и атмосферу и снова включает их в круговорот веществ.

Особое место в биосфере занимает человек, ра­зумная деятельность которого в масштабах биосфе­ры способствует превращению последней в ноосфе­ру. На этом этапе эволюция биосферы происходит под определяющим воздействием человеческого со­знания в процессе производственной деятельности людей. Ноосфера — это не что-то внешнее по отно­шению к биосфере, а новый этап в ее развитии, зак­лючающийся в разумном регулировании отноше­ний человека и природы. Важная роль в этом регу­лировании отводится экологии.

Основные понятия и задачи экологии

Экология — это наука, изучающая закономер­ности взаимодействия организмов и среды их оби­тания, законы развития и существования биогеоце­нозов, как комплексов взаимодействующих живых и неживых компонентов в различных участках био­сферы.

Экологические закономерности проявляются на уровне особи, популяции особей, биоценоза, биогео­ценоза. Предметом экологии, таким образом, явля­ются физиология и поведение отдельных организмов в естественных условиях обитания (аутоэкология), рождаемость, смертность, миграции, внутривидо­вые отношения, межвидовые отношения, потоки энергии и круговороты веществ (синэкология).

Одним из важнейших понятий экологии являет­ся среда обитания. Среда— это совокупность фак­торов и элементов, воздействующих на организм в месте его обитания.

Экологический фактор — это элемент среды, оказывающий прямое влияние на живой организм, хотя бы на одной из стадий индивидуального раз­вития. Все экологические факторы условно делят­ся на биотические, абиотические и антропогенные. Биотические факторы — это все возможные влия­ния, которые испытывает живой организм со сто­роны окружающих его живых существ. Абиотические :— это все влияющие на организм элементы неживой природы (температура, свет, влажность, состав воздуха, воды, почвы и т. д.). Антропогенные — это факторы, связанные с воздействием че­ловека на природную среду.

Согласно другой классификации различают первичные и вторичные периодические и непериоди­ческие факторы. К первичным относят температу­ру, изменения положения Земли по отношению к Солнцу, благодаря которым в эволюции возникла суточная, сезонная, годичная периодичность мно­гих биологических процессов. Вторичные периодические факторы являются производными первич­ных, например, уровень влажности зависит от тем­пературы, поэтому в холодных областях планеты воздух содержит меньше водяных паров; неперио­дические факторы действуют на организм или по­пуляцию внезапно, эпизодически. К ним относят стихийные силы природы — извержение вулканов, ураган, удар молнии, наводнение и др.

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

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

Биогеоценоз — это исторически сложившееся динамическое, устойчивое сообщество растений, жи­вотных, микроорганизмов, находящееся в постоян­ном взаимодействии и непосредственном контакте с компонентами атмосферы, гидросферы и литос­феры. Биогеоценоз состоит из биотической (биоце­ноз) части и абиотической (экотоп), которые связа­ны непрерывным обменом веществ и представляют собой открытую систему).

Основной функцией биогеоценоза является обес­печение круговорота веществ и потоков энергии.

Биотическая часть биогеоценоза представлена биоценозом. Любой биоценоз представляет собой самоподдерживающуюся, саморегулирующуюся со­вокупность живых организмов, состоящую из оп­ределенного комплекса видов, в которой осуществ­ляется круговорот веществ и энергии. Организмы в биоценозе образуют сообщества, которые отлича­ются тесной зависимостью друг от друга, чаще все­го на основе пищевых связей, как средства получе­ния энергии для жизни.

В основе пищевых (трофических) связей лежит наличие двух основных типов питания. Аутотрофы извлекают необходимые для жизни химичес­кие вещества из окружающей среды и при помощи солнечной энергии превращают их в органическое вещество. Гетеротрофы разлагают органическое вещество до углекислого газа, воды, минеральных солей и возвращают их в окружающую среду. Этим обеспечивается круговорот веществ, который возник в процессе эволюции как необходимое условие существования жизни. При этом световая энергия Солнца трансформируется организмами в другие формы энергии — химическую, механическую, теп­ловую. Определенная часть энергии Солнца рассеи­вается в виде тепла. Деятельность и взаимоотноше­ния всех живых существ в природе основываются на односторонне направленном потоке энергии и круговороте веществ.

Сообщество живых существ (биоценоз) вместе с его физической средой обитания, состоящей из на­бора неорганических веществ (биотоп) составляют экосистему. Биогеоценоз является элементарной природной экосистемой. Совокупность всех экосис­тем Земли называется биосферой.

В структуре любого биогеоценоза различают сле­дующие обязательные компоненты: 1) абиотичес­кие вещества среды; 2) аутотрофные организмы — продуценты биотических органических веществ; 3) гетеротрофные организмы — консументы (по­требители) готовых органических веществ перво­го и следующих порядков (растительноядные и пло­тоядные животные); 4) детритоядные организмы — деструкторы, разрушающие органическое веще­ство до простых минеральных соединений (микроорганизмы).

Важная роль в экономике биогеоценоза принад­лежит цепям питания, которые составляют тро­фическую структуру и по которым осуществляет­ся перенос энергии и круговорот веществ. Первич­ным источником энергии в цепи питания является солнечное излучение, энергия которого составляет 4,6 • 10²⁶Дж/с. Поверхности Земли достигает 1/2000000 часть этого количества энергии, из ко­торых около 1—2% ассимилируется растениями. 30—70% поглощенной энергии используется расте­ниями для обеспечения собственной жизнедеятельности и синтеза органических веществ. Энергия, накопленная в растительной биомассе, составляет чистую первичную продукцию биогеоценоза. Фитобиомасса используется в качестве источника энер­гии и материала для создания биомассы потребителей первого порядка и далее по пищевой цепи. Обыч­но продуктивность последующего трофического уровня составляет не более 5—20% предыдущего. В целом, если суммарная биомасса всех организмов, обитающих на суше составляет примерно 3 • 10¹² т, то на зообиомассу приходится лишь 1—3% этого количества, а масса живого вещества, приходяще­гося на людей, составляет около 0,0002% от суммарной массы живого вещества планеты. Это свя­зано с тем, что объем энергии, необходимый для обеспечения жизнедеятельности увеличивается с повышением уровня морфофункциональной организации. Прогрессивное сжижение ассимилированной энергии в цепях питания отражается в структуре экологических пирамид.

Так как даже в наиболее продуктивных сообще­ствах в реакциях фотосинтеза используется всего 1—2% солнечной энергии, то они не дают достаточно продукции, чтобы прокормить растущее челове­чество. Обратные соотношения — относительно малая биомасса и высокая первичная продуктивность — свойственны агробиоценозам, которые являются экономически выгодными. Однако без постоян­ного ухода и зашиты со стороны человека они быстро сменяются малопродуктивными природными биогеоценозами.

Первичной ареной развития живого вещества на Земле была протобиосфера, охватывающая поверхностные слои гидросферы, часть литосферы. В ходе эволюции поверхность Земли приобрела главные черты своего современного биогеохимическою облика, древняя протобиосфера постепенно сменилась современной биосферой.

Адаптивные типы человека

Одним из важнейших результатов действия природных факторов на человека как биологический вид на всем протяжении истории человечества, т. е его эволюции, является экологическая дифференциация населения земного шара, подразделение его на адаптивные типы.

Адаптивный тип представляет собой норму био­логической реакции на преобладающие условия обитания, обусловливающую наилучшую приспособленность к окружающей среде. Различают: адаптивный тип умеренного пояса, арктический адаптивный тип, тропический адаптивный тип, горный адаптивный тип.

Большая часть населения умеренного пояса проживает в промышленно развитых странах с большой долей городского населения, выявление биоло­гических механизмов адаптации у них затруднено.

Арктическому типу свойственно сильное разви­тие костно-мышечного аппарата, большие размеры грудной клетки, высокий уровень гемоглобина, большое пространство, занимаемое костным моз­гом, повышенная способность окислять жиры, ус­тойчивые процессы обмена в условиях переохлаж­дения. Имеют особенности процессы терморегуля­ции. У местных жителей сильно падает температура тела, но обмен веществ почти не меняется, а у при­шлого населения температура кожи не падает, но появляется сильная дрожь, т.к. усиливается обмен веществ и увеличивается потеря тепла через кожу.

Тропический регион отличается экстремальны­ми количествами тепла и влаги, поэтому тропический адаптивный тип формировался под влиянием жаркого климата, рациона с низким содержанием животного белка, большого разнообразия экологических условий от района к району. Здесь наблюдается наибольшее разнообразие групп населения в расовом, этническом и экономическом отношениях. Именно здесь живут самые низкорослые и са­мые высокорослые племена. К характерным признакам тропического типа относятся удлиненная форма тела, сниженная мышечная масса, умень­шенный объем грудной клетки, большое количество потовых желез, низкий обмен веществ и т. д.

В высокогорье низкое атмосферное давление, холод, однообразие пиши. У горного адаптивного типа повышен основной обмен, увеличено количество эритроцитов, количество гемоглобина, расширена грудная клетка.

В любом случае, в различных зонах земного шара формировались человеческие популяции, генофонды которых соответствуют местным условиям лучше, чем генофонд вида в целом. Наличие различных адап­тивных типов свидетельствует о значительной эко­логической изменчивости человека, которая послужила причиной всесветного распространения людей.

Индивидуальные и групповые адаптации челове­ка, в отличие от биологических адаптации расте­ний и животных, обеспечивают наряду с выживанием и воспроизведением потомства, выполнение со­циальных функций, важнейшей из которых является производительный труд. Мероприятия, направленные на оптимизацию условий жизни и трудовой деятельности, включают создание благоприятных и безопасных условий труда, создание и благоустройство жилищ, создание одежды, организацию пи­тания и водоснабжения, рациональный режим труда и отдыха и т. д. Однако не следует забывать, что в основе всех форм адаптации лежат биологические механизмы, это необходимо учитывать при миграции людей в другие климатические зоны. Происходит так называемая акклиматизация людей к новым условиям обитания. Критерием акклимати­зации для животных и растений является выживание, для людей — восстановление высокого уровня работоспособности. При акклиматизации происхо­дят довольно сложные физиологические процессы — перестройка обмена веществ, процессов термо­регуляции, дыхания, кровообращения и др. Напри­мер, у акклиматизированных в Заполярье людей на холоде тепловой поток с рук возрастает на 40%, тогда как с груди — на 19%, в связи с чем, благо­даря высокой температуре, сохраняется должный уровень работоспособности рук.

На человеческие популяции все в большей мере воздействуют социальные факторы. Результатом их действия является закономерная смена, — в исто­рическом развитии общества, — хозяйственно-куль­турных типов сообществ людей, которые образуют­ся в сходных природно-ресуреных условиях.

В настоящее время в промышленно развитых странах в связи с НТР сложились хозяйственно-культурные типы с высокоразвитым товарным зем­леделием и животноводством.

Лишь в ограниченном числе регионов еще сохра­няется, например, «присваивающий» тип с преоб­ладанием экономической роли охоты, рыболовства, собирательства (пигмеи-охотники на территории Заира, племена аэта, кубу в лесах Юго-Восточной Азии, индейцы в бассейне Амазонки).

Антропоэкалогические системы и здоровье

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

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

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

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

В разных условиях существования человек зани­мает различные экологические ниши. Экологичес­кая ниша — совокупность всех факторов и ресурсов среды, в пределах которой может существовать вид в природе. Антропоэкологические системы отлича­ются от природных экосистем наличием в их соста­ве человеческих сообществ, которым принадлежит доминирующая роль в развитии всей системы. Че­ловек в среде обитания является объектом действия экологических факторов и сам является важным экологическим фактором. Отличительная черта че­ловека, как экологического фактора, заключается в осознанности, целенаправленности и массированно-сти воздействия на природу. Энергообеспеченность, техническая вооруженность людей создает предпо­сылки для заселения любых экологических ниш. Человечество — единственный вид, имеющий все­светное распространение, что превращает его в эко­логический фактор с глобальным влиянием.

Благодаря воздействию на главные компоненты биосферы, влияние человечества достигает самых отдаленных зон планеты. Например, ДДТ был об­наружен в печени тюленей и дельфинов, отловлен­ных в Антарктиде, где ни один инсектицид никог­да не применялся. Это, связано со способностью живых организмов к биоаккумуляции, то есть накоплению в тканях веществ, поступающих в ок­ружающую среду. Различные организмы имеют оп­ределенный коэффициент биоаккумуляции. Коэф­фициент биоаккумуляции — это отношение концен­трации вещества в организме к концентрации его в окружающей среде. Коэффициент биоаккумуляции составляет в среднем: для растений — 0,1; для насекомых — 0,3; для червей — 70; грызунов — до 100; креветок — 1000; устриц — 10000; рыб — 100000, Так, например, в озерах США установлено наличие ДДТ в зоопланктоне в количестве 5 мг/кг, в мелких рыбах — до 10 мг/кг, в крупных рыбах — до 200 мг/кг. В организме птиц, питающихся рыбой, количество ДДТ составило 2500 мг/кг, что приводило к гибели птиц.

Понятие «охрана природы» регламентировано ГОСТом 170.01-76 и представляет собой систему мер, «направленных на поддержание рационально­го взаимодействия между деятельностью человека и окружающей природной средой, обеспечивающих сохранение и восстановление природных богатств, предупреждающих прямое и косвенное влияние результатов деятельности человека и общества на при­роду и здоровье». Известно, что здоровье человека всего на 10—14% зависит от качества здравоохране­ния и на 17—20% определяется качеством окружа­ющей среды, природно-климатическими условиями.

С философской и экономической точек зрения, главной причиной ухудшения экологической инфра­структуры среды обитания человека следует считать процессы резкого расхождения интересов технокра­тических и «интересов» развития природы как пер­воосновы родовой сущности человека разумного. Кризис нравственности и культуры берет начало не в экономическом кризисе, а, прежде всего, в извра­щении экологической инфраструктуры общества .

В нынешних условиях развития общества на пер­вое место выдвигаются не количественные показа­тели потребления экономических благ на душу на­селения, а качественные, и среди них важнейшее значение имеет показатель экологического благосо­стояния общества.

Среда обитания человека представляет собой слож­ное переплетение взаимодействующих естественных и антропогенных факторов. В этих условиях необ­ходим единый интегральный критерий качества среды, с точки зрения ее пригодности для обитания человека. Согласно Уставу ВОЗ, с 1968 года таким критерием служит состояние здоровья населения.

Здоровье человека (индивида) — процесс сохране­ния и развития его психофизиологических функций, оптимальной работоспособности и социальной актив­ности при максимальной продолжительности актив­ной жизни. Здоровье популяции — процесс сохране­ния и развития биологической и психосоциальной жизнеспособности населения, проживающего на оп­ределенной территории, в ряду поколений.

Термин «здоровье» в данном случае использует­ся в широком смысле, как показатель полного ду­шевного и физического благополучия.

По данным Е.Д. Логачева (1991) более поло­вины людей в урбанизированных районах находят­ся в состоянии «предболезни». Это состояние имеет ряд существенных отличий как от здоровья, так и от болезни. Главным фактором в этом состоянии является антропоэкологическое напряжение и утомление, связанное с проблемой больших горо­дов. По данным Госкомстата в 84 городах России с общей численностью населения 50 млн. человек фиксировались в течение последних лет уровни заг­рязнения атмосферы, превышающие ПДК по ряду веществ в 10 и более раз. Пробы воды из водоемов, используемых для питья, не отвечали требованиям по химическим показателям в 50%, по биологическим — в 20%. На территории России чрезвычайно неблагоприятная радиационная обстановка, список таких регионов пополнился к 1991 году 4-мя облас­тями и 1 республикой. На 15% территории площа­дью 2,5 млн. км² население проживает в критичес­кой экологической ситуации.

Важную роль в обеспечении безопасности жизне­деятельности человека выполняет оптимизация ус­ловий среды в антропоэкологических системах. До­минирующим фактором в них является сообщество людей и продукты его производственной и обще­ственной деятельности. Важнейшими современны­ми антропоэкологическими системами являются города, сельские поселения, транспортные комму­никации. Они характеризуются определенным со­четанием природных и хозяйственно-культурных условий; особенно заметны положительные и от­рицательные черты антропоэкологических систем на примере городов.

Рост городов и связанные с этим процессы носят название урбанизации. Города появились всего око­ло 7000 лет назад, к 1950 году в них проживало около 28%, а к 1970 г. — 40% населения планеты. В начале 21 века, по расчетам разных исследовате­лей, ожидается дальнейшее возрастание доли город­ского населения от 56—62% до 70—90%. Сейчас более 1/5 горожан проживают в городах с числом жителей не менее 1 млн. В странах с большой плот­ностью населения происходит слияние соседних го­родов и образование мегаполисов — обширных тер­риторий с высоким уровнем урбанизации.

Урбанизация в целом явление прогрессивное. Концентрация производства, научных, культурных учреждений, учебных заведений создает предпосыл­ки роста общей культуры, улучшения быта, заня­тости людей, снабжения продовольствием, медицин­ского обслуживания. Вместе с тем, в городах наи­более выражены негативные изменения природной среды. Благодаря загрязнению воздуха аэрозолями, средняя годовая, месячная и суточная температура в городах на несколько градусов выше, чем на ок­ружающей территории. Например, в Сан-Францис­ко температура воздуха на окраинах на 6—7° ниже, чем в центре. Возникают «острова жары», где смер­тность при температуре 35°С превысила ожидаемую на 2%, при температуре 37,5° на 75%, при темпе­ратуре 40,6° — 200%. Задымленность воздуха сни­жает в городах интенсивность УФ-излучения солн­ца зимой на 50%, летом — на 5%. Длительность солнечного освещения снижается на 5—15%. Раз­вивается так называемый «световой голод», кото­рый вызывает авитаминоз Д, сопровождающийся утомляемостью, ухудшением самочувствия, сниже­нием работоспособности, сопротивляемости инфек­ционным заболеваниям.

Шум и вибрация на урбанизированных террито­риях оказывают мешающее действие, вызывают воз­буждение ЦНС, нарушение сна, влияют на работос­пособность. Например, уровень шума от обычных бытовых предметов составляет: 55—80 дБ от будиль­ника, 70—90 дБ от электробритвы, 70 дБ от кофейной мельницы; транспортный шум составляет в среднем 70—80 дБ.

Высокая плотность, контактность населения способствуют быстрому распространению инфекционных заболеваний.

У жителей крупных городов наблюдается небла­гоприятный сдвиг в характере питания. Повыша­ется калорийность пищи, характерным является увеличение в рационе жиров, уменьшение количе­ства овощей и молока.

Заметно уменьшение рождаемости на урбанизи­рованных территориях. При сопоставимом уровне смертности в 80-х годах прирост населения в горо­дах составил 5,9, а в сельской местности 8,9 человека на 1000 населения.

Таким образом, по некоторым показателям антропоэкологические системы приобретают признаки экстремальности. Решение задач устранения этих признаков является одним из важнейших вопросов обеспечения безопасности жизнедеятельности в антропоэкологических системах. При этом необходи­мо проведение фундаментальных исследований по изучению всех сторон жизни и деятельности раз­личных слоев общества, изучению состояния здо­ровья и всех видов движения населения.

В настоящее время для характеристики состоя­ния здоровья и безопасности жизнедеятельности на­селения принято использовать демографические показатели, показатели физического развития, за­болеваемости, распространенности болезней и ин­валидности населения.

Демографические исследования позволяют уста­новить закономерности воспроизводства населения в его общественно-исторической обусловленности. Различают следующие виды движения населения: социальную мобильность (переход людей из одних социальных групп в другие); миграцию (перемеще­ние людей через границы тех или иных террито­рий, связанное со сменой места жительства); есте­ственное движение населения — смену поколений вследствие рождений и смертей. В настоящее вре­мя на территории нашей страны, в силу сложив­шейся социально-политической и экономической си­туации, имеют место практически в равной степе­ни все виды движения населения.

Основными источниками данных о населении яв­ляются результаты переписи, текущая регистрация рождений, смертей, браков, разводов, миграций. Рождаемость и смертность являются важнейшими показателями состояния общества.

Особую актуальность приобретает постепенное и неуклонное снижение рождаемости, обусловленное нестабильностью социальной сферы жизни, сниже­нием общего уровня материальной обеспеченности, расслоением общества и др. Снижение рождаемос­ти, постепенное старение общества приводит к уве­личению демографической нагрузки на работающую часть населения. В этих условиях чрезвычайно ак­туально сохранение здоровья работоспособной час­ти населения, сохранение работоспособности в те­чение более продолжительного времени.

Создание безопасных условий труда, быта, про­филактика заболеваний обусловливают продление периода трудовой активности людей, сохранение тру­дового резерва и снижение расходов из средств со­циального страхования. В связи с этим представ­ляется важным определение понятия «трудоспособ­ность». На первом Международном совещании специалистов по врачебно-трудовой экспертизе (Бухарест, 1961 г.) под трудоспособностью предложено понимать такое состояние организма человека, при котором совокупность физических и духовных возможностей позволяет выполнять работу опреде­ленного объема и качества.

Под физическими возможностями подразумевают конкретное функциональное состояние организма, под духовными — наличие профессиональных навыков и профессионального настроя в широком смысле этих понятий; объем и качество работы должны характе­ризоваться такими параметрами этих показателей, к которым человек полностью адаптирован. Выполне­ние работы в этих условиях не приносит ущерба здо­ровью и эффективно для производства.

Под нетрудоспособностью понимают состояние, обусловленное болезнью, травмой, их последствиями, когда выполнение работы невозможно полностью или в течение определенного времени. При этом болезнь и нетрудоспособность понятие неидентичные. При наличии болезни человек может оставаться трудоспо­собным, если выполнение работы не затруднено.

Одним из аспектов безопасности жизнедеятельно­сти человека и общества в целом является необходи­мость оценки всех параметров трудового процесса: продолжительность рабочего дня, смена (ночная, дневная), энергозатраты и их распределение во вре­мени, наличие профессиональных вредностей (пыли, загазованности, токсичных веществ, лучистой энер­гии, шума, вибрации и др.), неблагоприятных вне­шних факторов (высокая температура, сквозняки, повышенная влажность воздуха и др.), длительное сохранение вынужденного положения тела.

Состояние здоровья населения, «физическое и ду­шевное» благополучие в значительной степени зави­сят от наличия и перераспределения генетической информации, которую вид накопил в процессе эволю­ции. В настоящее время в силу многих причин (осо­бенности экологии городов, загрязнения окружающей среды мутагенами) 4—5% детей рождаются с наследственными нарушениями, 10—20% детской смертно­сти связано с наследственной патологией, расходы общества только на содержание больных с болезнью Дауна равны затратам на борьбу с гриппом. Общее число наследственных болезней около 1500.

В этих условиях важное значение приобретает изучение генетических аспектов безопасности жиз­недеятельности.

В последней четверти XIX века английский гене­тик Гальтон поставил вопрос о развитии науки — евгеники, означающей улучшение человеческого рода. Ее задачей являлось увеличение в генотипе человека количества полезных генов (генов гени­альности, талантливости) и снижение доли вредных генов. Достичь этого предполагалось избирательным размножением одаренных людей и ограничением размножения асоциальных элементов, например преступников. Попытки воплощения евгенической идеи имели место в странах Западной Европы и Се­верной Америки. Были приняты законы об ограни­чении браков, деторождения, принудительной сте­рилизации. Эти законы вызвали бурный протест и были упразднены через 1—2 года. Концепция «расовой гигиены» использовалась нацистами в фашисткой Германии. Евгенические программы дискредитировали генетику человека и затормозили ее раз­витие на долгие годы.

Современная медицинская генетика ориентируется прежде всего на профилактику наследственных болезней. Огромное значение в этом плане имеет генетическое образование населения. Изменения в генетическом аппарате могут возникнуть под влиянием множества факторов — химические вещества,

лучистая энергия, наркотики, алкоголь, курение и многие другие. В настоящее время считается, что любой фактор среды обитания может вызвать из­менения в генетическом аппарате.

Наиболее эффективным методом решения этой проблемы является медико-генетическое консуль­тирование. Медико-генетические консультации в на­шей стране появились в 1967 году по приказу МЗ СССР. В 1969 году создан институт медицинской генетики. В г. Ростове-на-Дону в 1975 году создан генетический консультативный кабинет при облас­тной клинической больнице и генетическая группа в НИИАП (институт акушерства и педиатрии). В задачи медико-генетического консультирования входит: повышение общей грамотности населения по вопросам наследственности; выявление и консультирование супружеских пар с повышенным риском рождения больного ребенка; разъяснение нежела­тельности близкородственных браков, поздних бра­ков и деторождении; обнаружение носителей не­благоприятных аллелей (генов); разъяснение ме­ханизма влияния на наследственность алкоголя, наркотиков, табакокурения, предупреждение загряз­нения окружающей среды мутагенными вещества­ми и др. Забота о здоровье потомства является од­ним из важнейших аспектов обеспечения безопас­ности жизнедеятельности будущих поколений.

1.6. Антропогенное воздействие на природную среду

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

На территории России 24 тысячи предприятий выбрасывают вредные вещества в атмосферу и во­доемы. Более половины выбросов приходится на транспорт. Ежегодно в России улавливается и обез­вреживается 76% от общего количества отходящих вредных веществ, 82% сбрасываемых сточных вод не подвергаются очистке.

Качество вод основных рек на территории Рос­сии оценивается как неудовлетворительное. Реки Волга, Дон, сибирские реки загрязнены органичес­кими веществами, соединениями азота, тяжелыми металлами, фенолом, нефтепродуктами.

Более четверти сельскохозяйственных угодий подвержены эрозии. Эрозия — это разрушение по­чвы водой и ветром, перемещение и переотложение продуктов разложения. Опасные размеры приобре­ли процессы заболачивания, засоления почв. Нуж­даются в рекультивации 1,2 миллиона гектар зем­ли, нарушенных при разработке полезных ископа­емых, строительно-дорожных работах. Большой урон землям нанесли ядерные испытания, аварии на атомных станциях.

Особую опасность представляют неконтролируе­мые выбросы и сбросы вредных веществ в природную среду. По данным Федеральной службы Рос­сии по гидрометеорологии и мониторингу окружа­ющей среды только за июль 1994 года экстремаль­но высокое загрязнение (превышение ПДК по ряду веществ в 100 и более раз) наблюдалось в 15 случа­ях на 8 водных объектах России. Так, в реке Белой в Башкирии концентрация ионов меди составила 300 ПДК, в реке Бляве в Оренбургской области 200 ПДК. Экстремально высокое загрязнение атмосфер­ного воздуха (превышение максимально разовых ПДК за 20-минутный период наблюдений в 50 раз и более или среднесуточных ПДК в 50—49 раз) воз­никло, например, на станции Кинель. Произошла утечка из цистерны кислотного меланжа. В возду­хе у населенного пункта была отмечена концентра­ция этилбензола 59 ПДК, ксилола 16,5 ПДК, хло­ристого водорода 8,1 ПДК.

Высокое загрязнение воздуха (превышение ПДК в 10 и более раз) отмечено 18 раз в 8 городах в течение месяца. Высокое загрязнение (превышение ПДК в 10—99 раз) зарегистрировано в 66 случаях на 57 водных объектах. В половине случаев высо­кое загрязнение наблюдалось в бассейне реки Волги с ее притоками Окой и Камой на территории шести областей азотом нитритным 10—30 ПДК, железом 2—8 ПДК, в Астраханской области — неф­тепродуктами до 30 ПДК.

В это же время наблюдались случаи загрязнения почвы. Так, на железнодорожной станции Сызрань-1 при проведении маневренных работ была пробита цистерна, из которой вытекло на пути около 9 тонн бензина.

Деградация окружающей среды, прежде всего ска­зывается на состоянии здоровья и состоянии генети­ческого фонда людей. Приоритет материальных по­требностей находится в очевидном противоречии с ограниченностью природных ресурсов. Безудержное развитие энергетики привело к кризису развития ци­вилизации. Очевидной становится необходимость от­каза от имеющего негативные или непрогнозируемые последствия вмешательства в тончайшие внутренние механизмы функционирования биосферы, которые вырабатывались миллиардами лет эволюции.

Антропогенное загрязнение атмосферы

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

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

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

Второй тип смогов — фотохимический, появля­ется в больших южных городах в безветренную яс­ную погоду, когда скапливаются окислы азота, со­держащиеся в выхлопных газах автомобилей. Эти соединения под действием солнечного излучения проходят цепь химических превращений. Основны­ми компонентами фотохимического смога являют­ся: озон, двуокись азота N0₂ и закись азота N₂0. Скапливаясь в больших количествах, эти вещества и продукты их распада под действием ультрафио­летового излучения вступают в химическую реак­цию с находящимися в атмосфере углеводородами С_ПН_П. В результате образуются химически актив­ные органические вещества пероксилацилнитраты (ПАН), которые оказывают вредное влияние на орга­низм человека: раздражают слизистую оболочку, ткани дыхательных путей и легких, эти соединения обесцвечивают зелень растений. Вредное воз­действие на окружающую среду и организм челове­ка оказывает избыток в смоге озона, обладающего сильными окислительными свойствами.

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

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

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

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

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

Важным компонентом атмосферы является сера, которая входит в состав сульфатных аэрозолей, од­ного из наиболее распространенных видов аэрозо­лей в атмосфере. В глобальных масштабах выбро­сы S0₂ составляют 160-180 млн тонн в год. Из них 90% приходится на сжигание минерального топли­ва и 10% на выбросы металлургических и хими­ческих предприятий. Под действием ультрафиолетового излучения сернистый ангидрид превращает­ся в серный ангидрид S0₃, который с атмосферным водяным паром образует сернистую кислоту. Сер­нистая кислота спонтанно превращается в серную кислоту, очень гигроскопичную, способную образо­вывать токсичный туман. ПДУ S0₂ в воздухе со­ставляет 100—150 мг/м³.

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

Окись азота при взаимодействии с кислородом воздуха образует двуокись азота, которая в резуль­тате реакции с атмосферным водяным паром (ра­дикалом гидроксила воды) превращается в азотную кислоту. Двуокись азота N0₂, раздражает органы дыхания, вызывает кашель, при больших концент­рациях — рвоту, головную боль.

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

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

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

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

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

Загрязнителями атмосферы принято считать наи­более токсичные металлы, ПДК которых в воздухе менее 1 мг/м³. Это Be, V, Cd, Co, Mn, Cu, As, Ni, Hg, Pb, Se, Ag, Sb, Cr, Zn. Источниками тяжелых металлов являются выбросы металлургических пред­приятий, предприятий вторичной переработки цветных металлов и стали, выбросы от сжигания угля, нефти, древесины, городских отходов, производства хлора, стекла, минеральных удобрений, цемента.

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

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

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

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

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

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

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

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

Наиболее сильное разрушение озона связано с производством фреонов CCl₂F₂ и CC1₃F и др. Фреоны используются в качестве наполнителей аэрозо­лей, пенящей компоненты и в качестве рабочего вещества холодильников. При использовании бал­лончиков с аэрозолями, при утечке из холодиль­ных резервуаров фреон попадает в атмосферу. Фреоны безвредны для человека, химически пассивны. Попадая в атмосферу, на высоте в несколько десят­ков километров фреоны под действием жесткого уль­трафиолетового излучения Солнца разлагаются на составляющие компоненты. Одна из образующих­ся компонент — атомарный хлор — активно спо­собствует разрушению озона, причем, молекула хлора действует как катализатор, оставаясь неиз­менной в десятках тысяч актов разрушения моле­кул озона. Время нахождения фреонов в стратос­фере составляет несколько десятков лет. Пробле­ма влияния фреонов на стратосферный озон приобрела международное значение, особенно в связи с образованием «озоновых дыр». Принята международная программа сокращения производ­ства, использующего фреоны.

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

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

Антропогенное загрязнение гидросферы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Для предотвращения загрязнения окружающей среды диоксином необходим переход на бесхлорную технологию отбеливания бумаги, очистки воды, ис­пользование для топлива неэтилированного бензина.

Результатом загрязнения природной воды антро­погенными воздействиями является:

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

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

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

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

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

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

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

— загрязнение радиоактивными изотопами хи­мических элементов.

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

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

— испытаний ядерного оружия,

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

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

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

Антропогенное воздействие на почву и литосферу

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

1.7. Региональный комплекс негативных факторов

Региональный комплекс негативных факторов обусловлен действием всех источников загрязнения региона, проанализирован на примере Ростовской области за период с 1990 по 1994 год (5 лет).

По данным санитарной службы основными источ­никами загрязнения окружающей среды в Ростовс­кой области являются химическая и металлургичес­кая промышленность, сосредоточенная в основном в Новочеркасске, Таганроге, Красном Сулине, Ка­менске, Ростове. Учет данных промышленных пред­приятий о ежегодном накоплении токсичных неутилизируемых отходов и сведений сельскохозяйствен­ных предприятий о применении пестицидов позво­ляет выявить зоны загрязнения почв, водоемов, про­дуктов питания. Анализ пространственного распо­ложения зон загрязнения показывает, что на одних участках загрязнения атмосферного воздуха, почв и воды совпадают, создавая повышенную экологичес­кую опасность, на других — загрязнение преоблада­ет в одной или нескольких средах.

Для комплексной оценки состояния природной среды региона, учитывающей загрязнение всех уча­стков биосферы, в Северо-Кавказском научном цен­тре высшей школы и Ростовском университете была разработана специальная методика оценки и составлена первая эколого-геохимическая карта Ростовс­кой области.

Комплексная оценка экологической обстановки в городах Ростовской области по данным Государ­ственного доклада «О состоянии окружающей и при­родной среды в 1994 г.» представлена в таблице 10.

Анализ комплекса негативных факторов позво­лил выделить районы с неопасной, допустимой, умеренно опасной, опасной и чрезвычайно опас­ной экологической ситуацией. Зоны чрезвычайной опасности установлены в центральных районах области и промышленных зонах городов Ростова и Новочеркасска, где чрезвычайно высокий уровень загрязнения преобладает в большинстве сред. В ат­мосферном воздухе этих городов значительно по­вышены содержание бензапирена — от 5 до 13 ПДК, формальдегида от 4 до 5 ПДК, диоксида азота и пыли до 2 ПДК. В атмосферных осадках концент­рация свинца, кобальта, хрома превышают фоно­вые значения в 100—400 раз, цинка, меди, олова, ванадия — в 10—80 раз. Почвы имеют чрезвычай­но высокий уровень загрязнения. В почвах города Ростова концентрация свинца, цинка, меди выше фоновых в 10—30 раз. Вода в реках Темерник, Дон, Аксай, Тузлов — очень грязная. Концентрация сульфатов и нефтепродуктов в ней составляет 3— 5 ПДК, фенолов и органического вещества 2—3 ПДК, меди и цинка 2—3 ПДК.

Районы с высокой экологической опасностью за­нимают территории Ростова, Новочеркасска, Камен­ска и прилегающие к ним сельскохозяйственные земли, зоны влияния Новочеркасской ГРЭС на расстоянии до 3-х км от станции.

Таблица 10

 

Город	Преобладающий уровень загрязнения отдельных сред			Преобладающий уровень экологической опасности
	атмосфера	почва	водные ресурсы
Ростов н/Д	высокий, чрезвычайно высокий	опасный, чрезвычай­но опасный	очень грязный	высоко опасный, чрезвычайно опасный
Новочер­касск	высокий, чрезвычайно высокий	опасный	очень грязный	высоко опасный, чрезвычайно опасный
Волгодонск	повышенный, высокий	опасный, умеренно опасный	слабо загрязненный	опасный, умеренно опасный
Каменск	слабый, повышенный	опасный	очень грязный	опасный
Красный Сулин	слабый	умеренно опасный	очень грязный	опасный
Шахты	повышенный	умеренно опасный	очень грязный	опасный

 

Эти районы характеризу­ются высоким и чрезвычайно высоким уровнем загрязнения почв, водных ресурсов, в которых концен­трация загрязняющих веществ в большинстве случаев составляет 3—5 ПДК, а иногда и до 10 ПДК.

Районы с опасной экологической обстановкой зах­ватывают Волгодонск, Шахты, Красный Сулин, сельскохозяйственные земли вокруг них и приле­гающие к городам Ростову, Новочеркасску и к Но­вочеркасской ГРЭС. В атмосфере этих районов кон­центрация пыли, диоксида азота равны 1—2 ПДК. В почвах установлено высокое содержание свин­ца, цинка, меди, кобальта. В водных объектах выше установленных нормативов обнаружены сульфаты, соединения азота, нефтепродукты, тяжелые металлы.

Районы с умеренно опасной экологической обста­новкой расположены в юго-западной части терри­тории Ростовской области и характеризуются в ос­новном повышенным и высоким загрязнением вод­ных объектов. Содержание загрязняющих веществ в почве и атмосфере не превышает установленных нормативов.

Допустимая и неопасная экологическая ситуация регистрируется в северных и восточных сельскохо­зяйственных районах Ростовской области. Здесь заг­рязнены малые реки, в воде которых повышено со­держание сульфатов, органического вещества, неф­тепродуктов в среднем до 2—3 ПДК.

Основные предприятия-загрязнители окружаю­щей среды по Ростовской области представлены в таблице 11.

Таблица 11

---

Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 4199; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!