ГЛОБАЛЬНЫЕ И РЕГИОНАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ
К глобальным экологическим проблемам обычно относят загрязнение окружающей среды; проблемы, связанные с ростом народонаселения; глобальные изменения климата; разрушение озонового слоя; кислотные осадки; снижение видового разнообразия флоры и фауны.
Некоторые из этих проблем особенно ярко проявляются в определенных регионах, подверженных различным специфическим воздействиям, например, посредством определенных видов производств. В этом случае говорят о региональных экологических проблемах.
Понятие о загрязнении окружающей среды. Классификация загрязнений
Загрязнением в узком смысле считается привнесение в какую-либо среду новых, не характерных для нее физических, химических и биоло-
гических агентов или превышение естественного уровня этих агентов в среде. Так как объектом загрязнения всегда является экосистема, наличие вредных веществ означает применение режимов воздействия экологических факторов, что приводит к нарушению в экологической нише (или в звене в пищевой цепи). Это, в свою очередь, приводит к нарушению обмена веществ, снижению интенсивности ассимиляции продуцентов, а значит, и продуктивности биоценоза в целом.
Прежде всего выделяют природные и антропогенные загрязнения. Природное загрязнение возникает в результате естественных причин (пыльные бури, вулканический пепел и т.д.). Антропогенное загрязнение возникает под влиянием деятельности человека. В большинстве случаев экологическими проблемами становятся именно антропогенные загрязнения, однако, иногда сильные вулканические загрязнения могут оказывать негативное воздействие на окружающую среду. Примером такого явления может служить извержение вулкана Эйяфьядлайскюдль в 2010 году, которое привело к закрытию воздушного пространства над Европой в связи с загрязнением атмосферы вулканической пылью.
Антропогенные загрязнения можно классифицировать разными способами. Так, по видам загрязняющих агентов выделяют:
- • химические загрязнения (тяжелыми металлами, пестицидами, аэрозолями, детергентами и т.д.);
- • физические загрязнения (тепловые, радиоактивные, шумовые, электромагнитные, световые и др.);
- • биологические загрязнения (патогенными микроорганизмами, продуктами генной инженерии).
По масштабам загрязнения выделяют глобальное, региональное и локальное загрязнение.
По объектам загрязнения различают загрязнение атмосферного воздуха, загрязнение поверхностных и подземных вод, загрязнение почв, загрязнение космического пространства.
Существует также классификация загрязнений, основанная на системном подходе. В этом случае выделяют:
- • ингредиентное загрязнение — загрязнение совокупностью веществ, количественно или качественно чуждых естественным биогеоценозам;
- • параметрическое загрязнение — загрязнение, связанное с изменением качественных параметров окружающей природной среды (шумовое, тепловое, радиационное, электромагнитное);
- • биоценотическое загрязнение — загрязнение, связанное с воздействием, вызывающим нарушения в составе и структуре популяций живых организмов (перенромысел, направленная интродукция и акклиматизация видов и т.д.);
- • стационарно-деструктивное загрязнение — загрязнение, связанное с воздействием, приводящим к нарушению и преобразованию ландшафтов и экосистем в процессе природопользования (вырубка лесов, эрозия почв, зарегулирование водотоков).
Наиболее практически значимыми являются классификации по видам загрязняющих объектов и по объектам загрязнения. Рассмотрим их подробнее.
Химическое загрязнение. Химические загрязнители могут вызывать острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное, мутагенное и тератогенное действие. Например, тяжелые металлы получили свое название благодаря высоким значениям их атомной массы. Они способны накапливаться в растительных и животных тканях, оказывая токсичное воздействие. В небольших количествах некоторые тяжелые металлы необходимы для жизнедеятельности человека. Среди них — медь, цинк, марганец, железо, кобальт, молибден и др. Однако увеличение их содержания выше нормы вызывает токсичный эффект и представляет угрозу для здоровья. Кроме того, существует около 20 металлов, не являющихся необходимыми для функционирования организма. Наиболее опасные из них — ртуть, свинец, кадмий и мышьяк. Отравление человека ртутью известно как болезнь Минимато. Она впервые была обнаружена у японских рыбаков, потреблявших рыбу из загрязненных ртутью водоемов. Клиническая картина связана с необратимыми изменениями в нервной системе вплоть до летального исхода.
Кадмий представляет собой один из самых опасных токсикантов среды. Воздействие кадмия на организм приводит к нарушению работы почек и вызывает необратимые изменения в скелете. Он опасен в любой форме, а доза в 30—40 мг может оказаться смертельной. Больше всего кадмия в организм поступает с растительной пишей. Растения и грибы поглощают до 70% кадмия из почвы и 30% из воздуха. Аккумуляцию кадмия в организме тормозит достаточное количество железа в крови, а большие дозы витамина О действуют как противоядие при отравлении кадмием.
Свинец и многие его соединения используются в промышленности для изготовления некоторых сплавов, аккумуляторов, припоев, химической аппаратуры, защитных средств от ионизирующего излучения, в производстве хрусталя, а также красок (свинцовые белила), глазури для гончарных изделий и пр. Основным источником загрязнения среды свинцом является автотранспорт. Попадая в организм, свинец накапливается во многих органах и тканях, создавая депо: большая часть его откладывается в костях, вытесняя соли кальция из костной ткани. Кроме того, он депонируется в мышцах, печени, почках, селезенке, головном мозге, сердце и лимфатических узлах. Из депо свинец выделяется медленно, иногда в течение нескольких лет после прекращения контакта с ним.
Помимо тяжелых металлов особо опасными загрязнителями являются диоксины, которые образуются из хлор- и фторпроизводных ароматических углеводородов, используемых при производстве бактерицидных и гербицидных препаратов. Диоксины практически не выводятся из почвы и водной среды. Они чрезвычайно токсичны для человека и животных даже в очень низких концентрациях, вызывают поражение печени, почек, иммунной системы, обладают канцерогенным, тератогенным и мутагенным действием.
Формальдегид выделяется из прессованных плит, используемых в конструкции настилов полов, шкафов и другой мебели. Он обладает выраженным эмбриотоксическим действием, а также канцерогенным, тератогенным и мутагенным эффектами.
Бензапирен содержится в загрязненном городском воздухе, выхлопных газах, сигаретном дыме. Он является сильным канцерогеном. Также сильными канцерогенами являются и остальные полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), которые образуются при неполном сгорании органических веществ, содержащих углерод и водород. Основная их масса образуется при горении мусора, древесины, нефти.
Широкая химизация сельского хозяйства привела к активному применению для борьбы с вредителями сельскохозяйственных культур пестицидов и гербицидов, которые являются ядохимикатами, а при контакте с человеком могут привести как к хронической интоксикации, так и к острым отравлениям. Хлорорганические (ХОС) и фос-форорганические (ФОС) ядохимикаты при поступлении внутрь организма через рот, а также через дыхательные пути, слизистые и кожные покровы могут вызвать острые отравления, проявляющиеся в виде рвоты, резких болей в животе, повышения артериального давления, явлений почечной и сердечно-сосудистой недостаточности, нарушений со стороны ЦНС.
При химических загрязнениях атмосферный путь поступления токсичных веществ в организм человека является основным, так как в течение суток он потребляет около 15—25 кг воздуха, 2,5—5 кг воды и 1,5—2,5 кг пищи. Кроме того, при ингаляции химические элементы поглощаются организмом особенно интенсивно. Загрязнением атмосферы обусловлено до 30% общих заболеваний населения промышленных центров.
Физическое загрязнение. Физическим загрязнением называют загрязнение, которое связано с изменением физических параметров среды: шумовых, радиационных, световых, температурных, электромагнитных, и т.п.
Основными источниками шума являются все виды транспорта (прежде всего авто- и железнодорожный), промышленные предприятия и бытовое оборудование (включая звуковую аппаратуру).
Шум порядка 90—100 дБ вызывает постепенное ослабление слуха, нервно-психический стресс, язвенную болезнь, сердечно-сосудистые заболевания (в крови существенно повышается уровень холестерина), заболевания щитовидной железы. Длительное воздействие очень сильного шума (более 110 дБ) приводит к агрессивному состоянию (так называемому «шумовому» опьянению), разрушению тканей тела, обострению хронических заболеваний и снижению продолжительности жизни.
Шумовое загрязнение отрицательно воздействует на организм человека, вызывая повышенную утомляемость, снижение умственной активности, понижение производительности труда, развитие сердечно-сосудистых и нервных заболеваний. По мнению ученых, шум сокращает продолжительность жизни человека в больших городах на 8—12 лет. Физиолого-биохимическая адаптация человека к шуму невозможна.
Сильный шум является для человека физическим наркотиком. Поэтому часть людей, и прежде всего молодежь, увлекаясь современной музыкой с большой интенсивностью ее звучания, подвергает свое здоровье опасности вследствие воздействия на организм физического наркотика.
В шумных районах выявлена тенденция к увеличению таких заболеваний, как вегетососудистая дистония (на 20%), ишемическая болезнь (на 5— 10 %). Ослабляющее действие шума на защити ые силы организма проявляется в значительном увеличении общей заболеваемости.
Несмотря на сложную акустическую обстановку в крупных городах, вопросы защиты от шума практически не решаются. Уровень шума отечественных транспортных средств значительно выше, чем зарубежных. Не уделяется должного внимания разработке и внедрению малошумных конструкций автомашин, двигателей, самолетов, малошумных технологий. Недостаточно внедряются шумозащитные сооружения, строят мало домов с повышенной изоляцией стен и окон.
Население крупных городов подвергается воздействию вибрации, которая возникает при движении рельсового транспорта, тяжелых грузовых автомобилей и при работе промышленных предприятий.
Основными источниками электромагнитных излучений (ЭМИ) являются радиотехнические объекты (РТО), телевизионные и радиолокационные станции (РЛС), технологические установки, используемые в промышленности, научных и медицинских учреждениях. Повышение радиофона наблюдается в районах аэропортов.
Электромагнитные поля промышленной частоты в основном поглощаются почвой, поэтому на небольшом расстоянии от линии электропередачи ~ 100 м) напряженность этого поля падает с десятков тысяч до нескольких десятков В/м.
При длительном воздействии электромагнитных излучений (ЭМИ) возможны нарушения в сердечно-сосудистой, дыхательной и нервной системах. Новые научные данные свидетельствуют об усугубляющем влиянии электромагнитных полей на онкологические заболевания.
Электромагнитные излучения влияют на структуру почв, в результате чего огромные площади становятся непригодными для сельского хозяйства и лесных насаждений. Данный эффект особенно проявляется в местах расположения линий электропередачи (ЛЭП). Суммарная площадь пятна, охваченная повреждающим эффектом ЛЭП, ежегодно растет.
Электромагнитные излучения теле-, радиостанций и ЛЭП в некоторых жилых районах в 10 раз и более превышают допустимые уровни.
Одним из видов физического загрязнения является ионизирующее излучение. Оно обладает энергией, достаточной для того, чтобы выбить один или более электронов из атомов и образовать положительно заряженные ионы, которые, в свою очередь, вступают в реакцию и разрушают ткани живых организмов. Примерами ионизирующего излучения являются ультрафиолетовое излучение Солнца и аппаратов ультрафиолетового облучения, рентгеновское излучение, нейтронное излучение, возникающее в ходе реакции ядерного деления и ядерного синтеза, а также а-, р- и у-излучение, испускаемое радиоактивными изотопами. У некоторых веществ все изотопы радиоактивны (технеций, прометий, а также все элементы таблицы Менделеева, начиная с полония и кончая трансурановыми).
Фоновое радиоактивное излучение складывается из трех групп факторов: природного естественного радиоактивного фона, вызванного присутствием в биосфере многочисленной группы радионуклидов, технологически повышенного естественного фона, вызванного деятельностью человека, искусственных источников излучения (приборов, используемых для проведени флюорографии, рентгенодиагностики ИТ. п.).
Воздействие ионизирующего излучения приводит к повреждению клеток человеческого организма двумя способами. Один из них влечет генетические повреждения, которые изменяют гены и хромосомы. Другой способ вызывает соматические повреждения: ожоги, выкидыши, гладкие катаракты, раковые заболевания костей, щитовидной и молочной желез, легких.
Ионизирующее излучение вызывает острую и хроническую лучевую болезнь, тяжесть которой зависит ог дозы облучения. Оно оказывает мощное мутагенное, эмбриотоксическое и тератогенное воздействие. При этом наиболее чувствительны к нему высокоорганизованные организмы, в том числе человек, а наиболее устойчивыми являются микроорганизмы. Источники радиоактивного загрязнения: глобально распространенные радиоактивные изотопы, продукты испытаний ядерного оружия; плановые и аварийные выбросы радиоактивных веществ в окружающую среду предприятиями атомной промышленности; выбросы в атмосферу и водные системы радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации; привнесенная радиоактивность (твердые радиоактивные отходы и радиоактивные источники).
В настоящее время широкомасштабное применение радиоактивных материалов в сочетании с социальными катаклизмами создали условия для использования специфических свойств «мирного атома» экстремистскими группами и организациями.
Тепловое загрязнение является результатом повышения температуры среды, оно возникает при отводе воды от систем охлаждения в водные объекты, при выбросе потоков дымовых газов или воздуха. Тепловое загрязнение водоемов приводит к последовательной смене видового состава биоценоза водорослей. Известны факты, когда сброс теплых вод создавал тепловой барьер для рыб на путях к нерестилищам.
Световое загрязнение создается при нарушении естественного режима освещенности в результате воздействия искусственных источников света, оно приводит к аномалиям в жизни животных и растений.
Биологическое загрязнение. Чрезвычайно опасными являются биологические загрязнения, которые вызываются патогенными микроорганизмами. Такие эпидемии, как холера, оспа, чума, вызываются бактериями, а грипп, СПИД — вирусами. Недостаточно очищенные и обезвреженные бытовые сточные воды содержат большой комплекс патогенных микроорганизмов, вызывающих кожные, кишечные, глистные заболевания. Однако бактерии содержатся повсеместно, и жизнь на Земле была бы невозможна без этих одноклеточных микроорганизмов, помогающих разлагать и утилизировать органические остатки. В измененных человеком экосистемах происходят сложные процессы перестройки микробной биоты, врезультате чего повышается активность многих природных очагов опасных для человека инфекций.
Численность комаров и многих кровососущих членистоногих (клещей, слепней), являющихся переносчиками и резервуарами инфекций, резко увеличилась в результате крупных мелиоративных работ, вырубки лесов и других видов хозяйственной деятельности. Заболеваемость лихорадкой Западного Нила постоянно регистрируется в Астраханской области. В 1991 — 1992 гг. в Читинской обл. и Туве была зарегистрирована вспышка чумы крупного рогатого скота (это заболевание не отмечалось в стране 60 лет).
Перенос возбудителей инфекционных заболеваний натерриторию нашей страны и их быстрая адаптация в новых условиях может вызвать массовые заболевания среди населения и животных.
Более того, существуют непатогенные или условно-патогенные микроорганизмы, которые в качестве биотопа (места обитания) избрали организм человека. Так, например, полости рта, носа и др. являются местом обитания многих микроорганизмов, которые не только не вредят человеку, но и стимулируют его защитные силы, способствуют перевариванию остатков пищи, вырабатывают витамины. Однако превышение при неблагоприятных для человека условиях (при изменении температуры окружающей среды, снижении иммунитета и пр.) количеств этих микроорганизмов над нормой изменяет соотношение микроорганизмов, приводя к дисбактериозу, а это уже болезнь. При этом условно-патогенные организмы, которые в норме являются сапрофитами (такие, как дрожжеподобные грибки — канди-ды и некоторые вирусы), вызывают заболевания — кандидозы и ОРВИ соответственно.
В ряде случаев случайно переселенные в новые экосистемы животные или растения могут приносить большой ущерб сельскому хозяйству (макробиологические загрязнения). Так случилось, например, в Европе с американским колорадским жуком, ставшим здесь массовым вредителем пасленовых. Европа «отплатила» Америке случайным заносом в дубовые леса непарного шелкопряда, который быстро размножился, найдя здесь свою экологическую нишу, и стал опасным вредителем. Биологическое загрязнение в результате случайной интродукции в природную среду животных и растений также наносит ощутимый ущерб благополучию сложившихся экосистем. Только за последние 10—15 лет в импортной продукции было обнаружено 150 видов семян сорных растений, большинство из которых не произрастает в нашей стране. Следовательно, наряду с зерновой продукцией мы импортируем и сотни миллионов семян сорняков, часть которых — весьма злостные. Вместе с балластными водами в Черное и Азовское моря был занесен гребневик из Атлантического океана, что привело к снижению биомассы планктона и как следствие, запасов хамсы и кильки. Колорадский жук был завезен тоже случайно, но теперь в 58 краях, областях и республиках России он стал злостным вредителем, на борьбу с ним приходится тратить большие средства.
В отдельную группу стоит отнести лекарственные загрязнения и загрязнения от предприятий микробиологического синтеза. Некоторые лекарственные препараты даже в терапевтической дозе оказывают неблаготворное влияние на организм человека. Такие препараты, как амидопирин, фенацетин запрещены к производству, так как являются выраженными канцерогенами. Антибиотики тетрациклинового ряда обладаютототоксичеким эффектом. При неправильном подборе дозы они, поражая слуховой нерв, вызывают глухоту. А прием тетрациклина во время беременности может вызвать глухоту у новорожденного ребенка. Кроме того, многие антибиотики поражают биоценоз кишечника и других внутренних сред организма, вызывая дисбактериозы и кандидозы.
