Реферат: Человек и окружающая среда
Радиоактивные вещества мигрируют в окружающей среде, накапливаясь в организмах растений и животных, а также человека, вызывают нарушения в их функционировании, приводят к раковым заболеваниям.
Основными районами радиоактивных загрязнений в мире являются территории испытаний атомного и водородного оружия многими странами: США, Россией, Францией, Китаем (Невада, Семипалатинск, Новая Земля, острова Тихого океана и пустынные районы Китая), а также места аварий на АЭС.
Отрицательное влияние на живые организмы оказывают различные шумы, которые являются побочными продуктами технической цивилизации. Тихий шелест деревьев и трав, журчанье ручья, пение птиц благоприятно воздействуют на состояние человека (до 20 децибел). А вот шумы в более чем 80 децибел вызывают болевые ощущения в органах слуха, в 150 – вызывают усталость металлов, в 190 – выбивают заклепки из металлических конструкций. Шум уличного транспорта составляет 80 – 100 децибел, реактивного самолета при взлете – 140 децибел. Уровень уличных шумов зависит от планировки города, высоты и плотности застройки, наличия зеленых насаждений. Шумы в больших городах сокращают продолжительность жизни людей, приводят к нервному истощению, расстройствам эндокринной и сердечно-сосудистой систем. Шумы мешают людям работать и отдыхать, снижают производительность труда.
С целью уменьшения влияния шумов самолетов в настоящее время аэропорты выносятся за пределы городов, запрещается посадка самолетов с высокими показателями шумов, регулируется график их полетов.
Значительное влияние на живые организмы оказывают искусственные электромагнитные поля (радиопередающие устройства, линии электропередач и др.). Они отрицательно влияют на обмен микроэлементов в организмах (медь, молибден, марганец, железо), на функциональные изменения, деятельность нервной системы и половую функцию у животных и человека. У человека это проявляется в ухудшении самочувствия и аппетита, в нарушении обмена веществ, состава крови, функционировании сердечно-сосудистой системы.
Электромагнитные излучения отрицательно влияют на природу в местах концентрации высоковольтных линий электропередач, расположения электросиловых установок и т. д.
На функционирование природных систем и отдельных компонентов оказывает влияние тепловое загрязнение среды (атмосферы, воды). В результате сгорания топлива в атмосферу выделяется огромное количество тепла, что приводит к повышению температуры воздуха. Не менее 2/ энергии, содержащейся в потребляемом топливе, не используется в производстве из-за низкого КПД и рассеивается в атмосфере в виде тепла. В среднем за год в атмосферу поступает 5 • 1016 ккал технического тепла, или 0,01 ккал/см2, что составляет около 0,006 % величины солнечной радиации, поглощаемой земной поверхностью и атмосферой. Это приводит к повышению температуры у земной поверхности на 0,01 °С. В крупных промышленных городах выделяемое тепло сравнимо с поступающей солнечной радиацией. Повышение температуры воды ведет к уменьшению содержания в ней растворенного кислорода (при температуре в 30 °С в 1л воды содержится в 2 раза меньше кислорода, чем при температуре 0 °С), азота и углекислого газа. Повышение температуры водной среды приводит к деградации естественных водных комплексов, доминированию сине-зеленых водорослей, что ведет к уменьшению численности многих видов животных (см. рис.). Тепловое загрязнение достигает наибольших показателей в городах (воздух и поверхностные воды), а также в местах расположения ТЭЦ, которые сбрасывают большие объемы теплых вод. (В некоторых случаях теплые воды используются человеком для своих потребностей. Например, в Белоозерске на основе сбрасываемых теплых вод с ГРЭС организовано круглогодичное прудовое хозяйство, где выращиваются толстолобик и белый амур.)
Основными источниками химического загрязнения атмосферного воздуха являются автотранспорт и промышленность. Ежегодно в мире сжигается до 9 млрд т условного топлива, что приводит к поступлениям в воздух более 200 млн т оксидов углерода, 150 млн т оксидов серы, свыше 50 млн т оксидов азота, более 250 млн т мелкодисперсных аэрозолей. Вместе со сжиганием угля в окружающую среду поступают ртуть, мышьяк, уран, кадмий, бериллий, олово, ванадий и др. Загрязненный воздух над крупными городами летом задерживает до 20 % солнечных лучей, а зимой – до 50 %.
В мире насчитывается до 550 млн автомобилей. Один автомобиль в среднем поглощает ежегодно 4 т кислорода и выбрасывает с выхлопными газами 800 кг оксидов углерода, около 40 кг оксидов азота и почти 200 кг различных углеводородов. Автомобильные выхлопные газы – это смесь примерно 200 веществ, которые загрязняют воздух, воды, почвы, растительный и животный мир.
В Беларуси более 770 тыс. земель, что прилегают к шоссейным и железным дорогам, постоянно находятся под отрицательным воздействием автомобильного транспорта. На расстоянии 100 м вдоль шоссе концентрация свинца может достигать 50–55 мг на 1 кг почвы при норме 10 мг/кг.
Загрязнителями окружающей среды являются и многие отрасли промышленности, особенно черная и цветная металлургия, химическая и нефтехимическая. Так, состав промышленных выбросов химической промышленности очень разнообразен и включает оксид углерода, оксид азота, сернистый ангидрид, аммиак, хлористые и фтористые соединения. Наибольшей опасностью отличаются соединения серы. Во влажном воздухе сернистый ангидрид соединяется с водой и образует серную кислоту. Под влиянием сернистого газа и его производных происходит поражение верхних дыхательных путей (бронхит, бронхиальная астма), разрушается хлорофилл в листьях растений, замедляется рост, снижается продуктивность, а в отдельных случаях наблюдается гибель растений, особенно хвойных видов. Кислотные дожди повышают кислотность почв и вод, ускоряют процессы коррозии металлов, разрушают здания, памятники истории и культуры.
Очень опасно поступление в окружающую среду тяжелых металлов (свинец, ртуть). Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, передаваясь по цепи питания к высокоорганизованным животным. В результате этого у рыб, млекопитающих, птиц тяжелые металлы накапливаются в опасных концентрациях. Поступление тяжелых металлов с продуктами питания в организм человека вызывает нарушение психики, параличи, оказывает отрицательное влияние на наследственность. Автомобиль за год в среднем выбрасывает 1 кг свинца в виде аэрозоли, что требует ограничения до минимума интенсивной хозяйственной деятельности вдоль шоссейных дорог, куда поступает с выхлопными газами этот металл.
Самое разнообразное загрязнение окружающей среды наблюдается в городах.
Сильное загрязнение окружающей среды наблюдается в промышленных районах мира (Рур, Силезия, Лотарингия, Донбасс, Аппалачи, район американских Великих озер, Урал, КМА, Кольский полуостров). Загрязнение окружающей среды достигает наиболее высоких показателей в городах и местах добычи химического сырья (например, Соликамск, Солигорск), где накапливаются значительные объемы пород в отвалах. В странах СНГ насчитывается более 105 городов, в которых уровень загрязнения превышает допустимые нормы в несколько раз (Братск, Норильск, Челябинск, Кемерово, Мончегорск, Нижний Тагил, Кривой Рог, Днепродзержинск, Запорожье, Чимкент, Новополоцк, Светлогорск, Могилев, Бобруйск и др.). Загрязнены многие реки (например, Волга, Урал, Дунай) и озера.
Для борьбы с вредителями сельского и лесного хозяйства люди изобрели химические средства – пестициды. Несмотря на все выгоды, которые человек получает при использовании пестицидов (повышение урожайности сельскохозяйственных культур, уничтожение многих переносчиков заболеваний), постепенно стали проявляться и негативные явления. Накопление их в природе вызывает отрицательное влияние на живые организмы. Установлено, что в организмах хищных животных третьего порядка концентрация ДДТ в 500 тыс. раз выше, чем в окружающей среде. Необходимо учитывать и тот факт, что многие пестициды сохраняются в окружающей среде десятки лет, участвуя в биологических круговоротах. Загрязнение организмов птиц пестицидами отрицательно влияет на образование скорлупы, снижает плодовитость, подавляет инстинкт гнездования, сказывается на наследственности.
Чрезмерное использование в отдельных странах в сельском хозяйстве нитратов и фосфатов, кроме загрязнения почв и вод, ухудшает качество продуктов питания, вызывая заболевания крови. Кроме того, нитраты в организме человека могут переходить в очень токсичные вещества – нитриты. Сильным загрязнителем являются моющие синтетические вещества. Они препятствуют поступлению кислорода в водную среду, токсичны для живых организмов.
В связи с добычей, транспортировкой и использованием нефтепродуктов происходит углеводородное загрязнение вод суши и океана. Тяжелые углеводороды сохраняются на поверхности воды десятки лет, ухудшая газообмен атмосферы с водой, отрицательно влияя на органическую жизнь.
Отрицательное влияние на состояние природной среды оказывает и биологическое загрязнение. Проникновение болезнетворных бактерий, вирусов, вредителей сельского и лесного хозяйства в новые местности приводит к их быстрому размножению и возникновению неблагоприятных экологических ситуаций. Примерами отрицательных воздействий на окружающую природу могут служить переселения кроликов и собак в Австралию, воробьев – в США, колорадского жука и мелколепестника канадского – в Европу. Переселение того или иного вида в новые места должно быть обосновано предварительными исследованиями их влияния на местную флору и фауну и на человека, его хозяйственную деятельность. Очень важно, чтобы в эти новые места вместе с животными не были завезены вредные паразиты и возбудители заболеваний.
Окружающая человека среда неоднородна, и для нее характерна различная степень качества. Оценка качества окружающей среды с биологической точки зрения должна рассматриваться в плане обеспечения устойчивого существования всех живых существ, в том числе и человека. Оценка качества природной среды с точки зрения хозяйственной деятельности людей должна рассматриваться в плане сельскохозяйственного, промышленного, водохозяйственного, рекреационного, медико-биологического использования человеком как отдельных компонентов и элементов, так и природных комплексов в целом. При оценках необходимо выявлять лимитирующие факторы, исключающие возможность использования природного комплекса или отдельного его компонента для той или иной цели. Так, например, различные критерии предъявляются к качеству воды в зависимости от видов пользования. Различают водопользование двух категорий: 1) в качестве источника хозяйственно-питьевого водоснабжения и водоснабжения предприятий пищевой промышленности; 2) использование водного объекта для купания, спорта и отдыха населения. Критериями качества воды выступают наличие вредных веществ, показатели кислотности, температуры и т. д. Хозяйственно-питьевая вода должна быть без запахов и привкусов, кислотность ее не должна выходить за пределы 6,5–8,5, а содержание хлоридов и сульфатов не превышать более 350 и 500 мг/л соответственно. Кроме того, в ней должно быть кислорода не менее 4 мг/л, а также отсутствовать возбудители заболеваний и ядовитые вещества.
Очень важно давать комплексную оценку природно-территориальных комплексов (ПТК). Так, для целей их рекреационного использования первоначально дается оценка (в баллах) отдельных элементов ПТК: комфортность климата (температура, осадки, амплитуды температур, ветер); обеспеченность водными источниками; мозаичность и контрастность ландшафтов; санитарно-гигиенические условия; наличие достопримечательных природных объектов и т. д. Затем все показатели для каждого оцениваемого элемента (участка) суммируются и выводится средний балл. Высший балл означает наиболее благоприятные условия для отдыха, средний – малоблагоприятные, низший – наименее благоприятные. Однако если один из факторов, например санитарно-гигиенические условия, является неблагоприятным, то значимость остальных не учитывается, и территория не может быть использована для целей отдыха населения.
1.3 Окружающая среда и здоровье человека
Значительное влияние на здоровье человека оказывают пища, вода, которые отличаются в различных местах своим качеством, наличием или отсутствием тех или других химических элементов и их соединений. Болезни человека, которые наблюдаются в соответствующих географических регионах и связаны с недостатком или избытком тех или других химических элементов в природной среде, называют биогеохимическими эндемиями. Еще В. И. Вернадский и А. П. Виноградов создали учение, в соответствии с которым на территории бывшего СССР было выделено более 130 биохимических провинций, отличающихся между собой элементарным составом природных тел. Например, у людей, живущих на северо-западе России, в Прибалтике, Германии, Финляндии, из-за недостатка селена в сердечной мышце наблюдается довольно часто инфаркт миокарда. Оздоровляющий эффект природы Крыма связан не только с благоприятным климатом, ионизацией воздуха, шумом морских волн, но и с наличием в почве в 2–3 раза больше лития, чем в других местах. Литий используется в медицине для лечения психозов: он снимает психическую нагрузку у человека.
У людей, живущих в местностях с избытком кадмия, происходят нарушения в деятельности почек, уменьшается количество белка, возникают злокачественные опухоли. Повышенное содержание в организме свинца и кадмия свидетельствует об отравлении мозга, а цинк активно участвует в делении клеток мозга, кобальт – в синтезе витамина В12, в процессах кровообразования. Было установлено, что в местностях с недостатком кобальта наблюдаются отрицательные процессы в организмах домашних животных (коровы худеют, выпадает шерсть, обезжиривается молоко и т. д.).
Одним из самых распространенных заболеваний на Земле является эндемический зоб, который связан с недостатком в природной среде йода, что приводит к нарушениям гормональной функции щитовидной железы. Распространен эндемический зоб в Центральной Азии, Северной Америке, Голландии, Белорусском Полесье. В настоящее время для профилактики этого заболевания в кухонную соль добавляют йодистый калий (7,5–10 г на тонну соли), употребляют в пишу морскую капусту. Широко известно эндемическое заболевание зубов – флюороз и кариес. Флюороз возникает от избытка фтора; кариес – при недостатках его в воде и пище. При этих заболеваниях разрушается костная ткань. При избытках селена у животных (более 2 мг в сутки) наблюдаются признаки селеновой интоксикации: нарушается координация движений, у овец происходит выпадение шерсти, у птиц – перьев. Когда селен находится в труднорастворимых минеральных формах, то он является опасным и для человека. Наибольшая концентрация селена наблюдается в прериях Северной Америки, на Южном Урале и в Забайкалье. При избытках никеля (Казахстан, Южный Урал, Новая Каледония и др.) наблюдается поражение роговицы глаз, раздражение эпителия. При недостатках молибдена (Австралия, Новая Зеландия, Флорида) в организме нарушается обмен азота.
Значительное влияние на физическое состояние и здоровье человека оказывает загрязнение окружающей среды. Это влияние может быть как прямое, так и опосредствованное.
Очень ядовитым газом является оксид углерода, или угарный газ, который образуется при неполном сгорании угля и нефти. Основные поставщики его – транспорт, металлургические и нефтеперерабатывающие заводы. Особая ядовитость угарного газа связана с тем, что он в 300 раз активнее кислорода и соединяется с гемоглобином крови, поэтому человек задыхается даже при достаточном количестве воздуха. Отрицательное влияние на организм человека оказывают сернистый ангидрид, оксид азота, которые также выделяются при сжигании угля и нефти.
Отрицательно воздействуют на здоровье людей тяжелые металлы, и особенно свинец, который в значительных дозах накапливается вдоль шоссейных дорог. Поступление свинца в организм человека приводит к нарушению синтеза гемоглобина, функций почек, мозга. Даже самое малое количество свинца в организме нарушает обмен веществ. Никель вызывает преимущественно рак ротовой полости и толстого кишечника. Особенно способствует возникновению раковых заболеваний концентрация в организме человека кадмия.
Нерациональное использование минеральных удобрений приводит к значительному накоплению их в природе и отрицательному воздействию на человека. Так, нитраты, соединяясь с гемоглобином крови, переводят его в метогемоглобин, который препятствует перенесению кислорода в организмах животных и человека. Развивается заболевание, которое получило название метнемоглобинемия. Установлено, что использование кормов с содержанием нитратов более 4 % сухого веса кормов приводит к гибели сельскохозяйственных животных. Нитриты, по сравнению с нитратами, отличаются намного большей токсичностью и вызывают серьезные патологические изменения в организме человека и животных.
Можно очистить воздух от ядовитых газов, воду от химических веществ, однако нельзя освободиться от радиации, радиоактивных элементов, которые находятся в почве, воде и воздухе. Явление радиоактивности заключается в самопроизвольном распаде одного химического элемента и преобразовании его в элемент с другим порядковым номером. Это преобразование сопровождается излучением. При разложении радиоактивного вещества его масса со временем уменьшается. Время, в течение которого масса вещества уменьшается в 2 раза, называется периодом полураспада (см. табл. 1).