Экология: проблемы и решения

Спецзахоронения. В результате спецзахоронений в морские воды поступают радиоактивные и химические вещества. Так, в период с 1945 по 1948 гг. на территории Германии было обнаружено почти 300 тыс. т химических боеприпасов. Американцы в своем секторе нашли 93995 т, англичане — 122508, французы —9100, в советской зоне 70500. По решению тройственной комиссии стран-победительниц больше половины всех ОВ было затоплено в водах Балтийского моря, которые там покоятся до сих пор.

C коммунальными и промышленными  отходами (стоками) в воды морей выбрасываются бактериально зараженные воды, что ведет к биологическому загрязнению прибрежных вод; с промышленными стоками выбрасываются тяжелые металлы, мышьяк, ртуть и др. Так, в 1971 г. в Лос-Анджелесе (США) в океан были сброшены воды, сильно загрязненные ДДТ. Рыба была отравлена, что привело к нарушению размножения пеликанов. Кроме того, по пищевым цепям эти ядовитые вещества могли поступать в организм человека. В 1956 г. на берегах бухты Минамата (Япония) были отмечены у рыбаков нарушения зрения, слуха, осязания, неврологические расстройства и только в 1969 г. было доказано, что причина заболевания — метилртуть, которая поступала со стоками фабрики по производству азотных соединений “Ниппон чиссо” и концентрировалась в морских организмах и рыбе. Это заболевание получило название “болезнь Минамата”.

Раскисление прибрежных акваторий происходит в результате выпадения “кислых” дождей, что вызывает подкисление прибрежных вод и, как следствие, ведет к невозможности размножения морских животных, рыбы. Все это уменьшает количество морепродуктов, которые в этих районах являются основным продуктом питания для населения.

Антропогенное загрязнение  почвы. Почва — природное образование, состоящее из генетически связанных горизонтов, формирующихся в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под воздействием воды, воздуха и живых организмов. Почва — это образование, которое обеспечивает население всего мира продуктами питания.

Рост народонаселения в ХX в. потребовал увеличения производства продуктов  питания, что вызвало сдвиги в сельском хозяйстве: произошла “зеленая революция”. Все объясняется тем, что достигнут предел биологической продуктивности почвы и дальнейшее повышение урожайности возможно применением большого количества минеральных удобрений. Сейчас в почвах мира хранится примерно 50 млн т минеральных удобрений и порядка 3 млн. т различных ядохимикатов, которые смываются поверхностными водами, разносятся ветром и в результате создают геохимические аномалии.

Растениям необходимы азот, фосфор, калий, кальций и множество различных микроэлементов. Так, в почвах мира содержится 150 млн т азота, который необходим растениям. Но часто его вносится такое количество, которое растениям не требуется, что ведет к появлению большого количества окислов азота, вовлекаемых в круговорот. В результате наблюдаются такие экологические нарушения, как накопление нитратов в пищевых продуктах, кормах для животных, разрушение трофических цепей и т. д.

Нитраты — соли азотной кислоты, а нитриты — соли азотистой кислоты. Нитриты легко окисляются в соответствующие нитраты. Концентрация нитритов в окружающей среде довольно низка, а нитратов — высока. Среди нитратов наиболее известны нитраты аммония, натрия, калия, кальция, обычно называемые селитрами. Все селитры широко используются в качестве удобрений.

В результате в природе образуются канцерогенные нитрозоосоединения, которые приводят к онкологическим заболеваниям, мутагенным явлениям.

В сельском хозяйстве нашли широкое  применение пестициды для борьбы с насекомыми, плесневыми грибами и др., уничтожающими урожай и в поле, и при его сборе, погрузке, транспортировке и хранении. В случае успешной борьбы с насекомыми и болезнями растений ежегодная прибавка урожая зерновых составила бы порядка 200 млн т зерна, что хватило бы для пропитания 1 млрд человек. Насчитывается порядка 1000 химических соединений, обладающих этими свойствами. К ним относится и дихлортрифенилтрихлорэтан — ДДТ (дуст), разработанный швейцарским химиком Паулем Миллером (1938). Уже первые результаты применения этого “чуда-оружия” были ошеломляющими: рост урожайности, новые эффективные средства борьбы с насекомыми, переносящими инфекции. Использование ДДТ против комаров — переносчиков малярии резко снизили смертность от этого заболевания и уже в 1965 г. в Индии не было зарегистрировано ни одного случая летального исхода от малярии. Но выявились и негативные свойства этого препарата и других пестицидов. Применение ДДТ привело к глобальному загрязнению окружающей среды, так как его влияние на среду географически значительно шире, чем территория его непосредственного применения в результате перехода из почвы в воду и воздух, из воздуха в воду и т. д., переноса биотой, воздушными массами и океаническими течениями. Таким образом, сегодня загрязнение окружающей среды ДДТ приняло повсеместный характер.

Проблемы, связанные с ДДТ и  другими пестицидами, можно свести к следующим: привыкание вредителей к этим препаратам, устойчивость пестицидов в среде (ДДТ не разрушается в окружающей среде в течение 50 лет), накопление пестицидов в организме, нежелательные воздействия на окружающую среду и здоровье человека.

Геохимическим загрязнением почвы является ее вторичное засоление при орошаемом земледелии в регионах, где много тепла и мало влаги.

Значительную роль в загрязнении  окружающей среды химически  вредными веществами играют химические соединения, используемые в промышленности для производства красок, лаков, стиролов, отбеливания тканей, целлюлозы и др. Все эти химические соединения относятся к группе сильнодействующих ядовитых веществ (СДЯВ), которые в концентрациях, превышающих допустимые, оказывают на человека поражающее действие.

Опасность появления СДЯВ возникает  в результате аварий на химических предприятиях, хранилищах, продуктопроводах, транспортировке, нарушениях технологических процессов, правил хранения, разрушения емкостей. Все СДЯВ могут находиться в следующих агрегатных состояниях: газообразном, жидком, твердом и в виде аэрозолей. Поражение человека осуществляется через органы дыхания, кожные покровы и желудочно-кишечный тракт.

В практике чаще всего встречаются следующие СДЯВ.

Аммиак — бесцветный газ с характерным удушливым запахом. Используют как высококонцентрированное удобрение, при изготовлении синильной и азотной кислот, азотосодержащих солей, соды, медицинских препаратов, при крашении тканей, в холодильных установках. При действии на человека поражает дыхательные пути.

Хлор — газ зеленовато-желтого цвета с резким специфическим запахом. Применяется для хлорирования воды, получения хлорорганических соединений, отбеливания тканей и бумажной массы. Используют как дезинфицирующее средство. При длительном воздействие на человека раздражает дыхательные пути, а при больших концентрациях может привести к отеку легких и летальному исходу.

Синильная кислота — бесцветная жидкость с запахом горького миндаля. Используется в лакокрасочной промышленности. При воздействии на человека вызывает паралич дыхания и, как следствие, летальный исход.

Сероводород — бесцветный газ с резким неприятным запахом. Содержится в попутных газах месторождений нефти, в природных и вулканических газах, в воде минеральных источников. Широко используется в медицинских целях. При вдыхании раздражает слизистую оболочку рта, при больших концентрациях может вызвать паралич дыхания и летальный исход.

Фенол — карболовая кислота. Используется в производстве полимеров, красителей, пестицидов, лекарственных средств. При попадании на кожу человека вызывает ожоги, токсичен.

Фосген — бесцветный газ. Используют в лакокрасочной промышленности для производства красок. При воздействии на человека вызывает паралич дыхания, что ведет к летальному исходу.

Контрольные вопросы

1. Какие вещества относятся к экологически опасным (вредным) веществам?
2. Что такое химическая экология и вопросы, решаемые химической экологией?
3. Антропогенное загрязнение и причины его вызывающие.
4. Антропогенное загрязнение атмосферы и влияние на климат Земли.
5. Основные техногенные загрязнители атмосферы и их влияние на организм человека.
6. Антропогенное химическое загрязнение гидросферы и причины его вызывающие.
7. Использование воды. Водопользователи и водопотребители и их влияние на гидросферу.
8. Химическое загрязнение пресных вод. Основные загрязнители пресных вод. Загрязняющие вещества.
9. Решение проблемы пополнения запасов пресной воды.
10. Химическое загрязнение морских вод. Основные причины загрязнения морских вод и их характеристика. Влияние на жизнедеятельность морских животных, на обеспечение морепродуктами жителей побережий.
11. Антропогенное загрязнение почвы. Причины, вызывающие антропогенное загрязнение почвы.
12. Основные химические вещества, загрязняющие почву, и их влияние на безопасность жизнедеятельности человека.
13. Сильнодействующие ядовитые вещества, применяемые в промышленности, и их влияние на безопасность жизнедеятельности человека.

Загрязнение окружающей среды биологически вредными веществами. Источником биологических ЭВФ служат живые организмы и продукты их жизнедеятельности. Под биологическим загрязнением понимают как привнесение в результате антропогенной деятельности в природные системы организмов, чуждых данным сообществам, так и распространение биогенов на территориях, где они раньше не наблюдались.

Микроорганизмы распространены повсеместно. Они встречаются в воде, почве, воздухе, в организмах растений, животных и человека, продуктах питания. Разнообразные  по своей численности и видовому составу, они сформировались в процессе эволюционных преобразований путем мутаций, рекомбинаций и селекции.

K биологическим вредным веществам относятся болезнетворные микроорганизмы-бактерии, вирусы, риккетсии, грибки и, вырабатываемые некоторыми бактериям, токсины.

Самой обширной группой одноклеточных  микроорганизмов являются бактерии. Бактерии окружены оболочкой, через которую внутрь клетки проникают питательные вещества и выводятся продукты жизнеобмена. Оболочка защищает бактерии от проникновения в них вредных веществ. Некоторые бактерии внутри своего тела образуют споры, устойчивые к внешним воздействиям и сохраняющие свою жизнеспособность многие годы (споры “сибирской язвы”).

Губительное действие на бактерии оказывают  высокие температуры, высушивания, дезинфекции.

К патогенным относятся бактерии, вызывающие различные инфекционные заболевания человека: туберкулез, дизентерия, дифтерия, чума, холера, сибирская  язва, сап, туляремия и др.

Следующая группа биологически вредных  веществ представлена вирусами, которые относятся к наиболее простым формам жизни и не имеют клеточного строения. Вирусы не могут развиваться вне живого организма и имеют очень малые размеры (миллимикроны).

Вирусы поражают человека, животных и растения. К вирусным заболеваниям относятся: грипп, свинка, краснуха, полиомиелит, оспа, вирусные энцефалиты, лихорадки, гепатиты.

Следующая группа вредных биологических  веществ представлена риккетсиями — это особая группа микроорганизмов, размножающихся только внутри живых клеток. Риккетсикозы протекают в виде лихорадочных заболеваний, сопровождающихся высыпанием сыпи на коже человека и поражением мелких кровеносных сосудов.

К заболеваниям, которые вызываются риккетсиями, относятся: сыпной тиф, окопная  лихорадка, крысиный сыпной тиф и др.

Грибки — это паразитическая группа одноклеточных микроорганизмов-возбудителей грибковых заболеваний человека, вызывающих поражения кожи человека, волосяного покрова, различные микозы.

Различные микроорганизмы, действуя на людей, вызывают эпидемические катастрофы, которые могут быть связаны с солнечной активностью. Основоположник гелиоботаники Александр Леонович Чижевский установил влияние солнечной активности, солнечно-земельных связей на биосферу Земли, научно обосновал связь циклов солнечной активности с цикличностью урожаев, эпидемиями и пандемиями инфекционных заболеваний (эпидемия — значительное распространение какой-либо заразной болезни в населенном пункте, районе, регионе; пандемия — эпидемия, охватывающая значительную часть населения страны, группы стран, континента), смертностью людей и т. д. Он показал практическую значимость 11-летних циклов Солнечной активности.

По данным А.Л. Чижевского в ХIV в. в Европе чума унесла от трети до половины населения.

Что же говорится об этом времени  в исторических документах?

“В начале октября в лето Господне 1347, 12 генуэзских галер бежали от гнева  Господня, павшего на них за грехи их, и пришли они в гавань Мессины. Люди на галерах несли в своей плоти такую ужасную болезнь, что смертельным недугом заражался всякий, кто хотя бы говорил с ними, и уже не мог избежать страшной смерти. Зараза нападала на каждого, кто имел дело с беглецами. Зараженный чувствовал, что все его тело пронизывает несказанная боль и потрясение. Потом на бедре или на руке выступал нарыв величиной с чечевицу, который люди называли ожогом. Нарывы распространялись на все тело, и больной начинал харкать кровью. Кровохарканье продолжалось три дня, и никакие средства не помогали, а потом жизнь покидала больного”. Так описал начало эпидемии чумы на Сицилии в XIV в. один францисканский монах.

В Померании чума унесла жизнь двух третей населения. В городе Любек  умерло 50 тыс. человек, в Вене ежедневно умирало 500–700 чел., но были дни, когда число умерших доходило до 960–1200. Особенно большие потери несли монастыри. Так, в Мейнинггемском францисканском монастыре осталось в живых три монаха.

В Италии вымерла половина населения, а в Венеции даже две трети населения города. В Лондоне осталось в живых 10 % населения. Эта эпидемия была описана Джованни Боккаччо в “Божественной комедии”. Он говорил, что людей просто зарывали в общие могилы, слегка засыпая землей.

Документы говорят, что после этой эпидемии в Германии целые деревни в течение 20 лет стояли опустошенными, а земли не обрабатывались.

Никакие лечебные меры не помогали против чумы, а строгие гигиенические  мероприятия проводились в редких случаях. Некоторые города выставляли стражу, которая не пропускала в город никого из тех мест, где бушевала чума (нечто вроде современных карантина или обсервации). Но все эти мероприятия не остановили чуму, чему во многом способствовало антисанитарное состояние средневековой Европы.