Загрязнение атмосферного воздуха. Зав. кафедрой экологии, д.б.н., профессор Н.Г
ГЛОБАЛЬНЫЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
Новосибирск - 2006
Авторы-составители:
Зав. кафедрой экологии, д.б.н., профессор Н.Г. Никифорова
д.б.н., профессор Г.П. Трошкова
д.м.н., доцент С.А. Песков
к.м.н., доцент Д.А. Ерзин
к.м.н., ассистент В.М. Столярова
к.б.н., ассистент О.Э.Белевич
ассистент Л.Н. Кащаева
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ.. 3
ВВЕДЕНИЕ.. 4
Воздействие на атмосферу.. 5
Воздействие на ЛИТОСФЕРУ.. 15
Воздействие на гидросферу.. 21
ПРОБЛЕМЫ НАРОДОНАСЕЛЕНИЯ.. 23
ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА.. 28
заключение.. 35
литература.. 36
ПРЕДИСЛОВИЕ
Данное учебное пособие отражает содержание одного из разделов программы по медицинской экологии для студентов лечебного, педиатрического, стоматологического факультетов Новосибирского государственного медицинского университета.
В предлагаемом пособии в краткой форме дается представление о масштабах загрязнения атмосферного воздуха, природных вод, почвы, о современных проблемах народонаселения. Однако наиболее важным разделом является заключительная глава «Экологические проблемы и здоровье человека», где рассматриваются вопросы формирования экологически обусловленной патологии органов и систем, так необходимые современному врачу.
Пособие предназначено в первую очередь для студентов лечебного, педиатрического и стоматологического факультетов, а также может быть использовано в учебном процессе для преподавания экологии студентам фармацевтического и экологического факультетов.
ВВЕДЕНИЕ
В XXI веке человечество вступило в такой период своего развития, когда как реальность определяется предсказание В.И. Вернадского о том, что хозяйственная деятельность человека становится геологической силой, способной изменить мир, поставив его на грань глобальной экологической катастрофы. Современный мир характеризуется тем, что экономическое и социальное развитие общества пришло к явному противоречию с ограниченными ресурсовоспроизводителями и жизнеобеспечивающими возможностями биосферы. Анализируя сегодняшние экологические проблемы, следует помнить, что каждое поколение людей оставляет потомкам не только замечательные плоды своего труда, умения, талантов, но и доли оскудения природной среды, загрязнения атмосферного воздуха и природных вод, деградацию почв и ландшафтов.
Человек, как и любой другой организм, с момента возникновения на Земле влиял на биосферу. Выделяют следующие основные этапы воздействия человека на окружающую среду: влияние на биосферу как биологического вида; сверхинтенсивная охота без изменения экологических систем (в период становления человечества); изменение экосистем через естественно идущие процессы: пастьбу, усиление роста трав путем их выжигания и т.д.; усиление влияния путем распашки земель и вырубки лесов; глобальное изменение структурных компонентов наиболее крупных экосистем, биомов и биосферы в целом.
Последний этап начался примерно 250 лет назад. Источником антропогенного воздействия на биосферу, а, следовательно, и загрязнения являются промышленные предприятия, транспорт, сельское хозяйство, сфера потребления и быта – любая деятельность современного человека.
Воздействие на биосферу современного человека происходит по следующим основным направлениям:
- изменение структуры земной поверхности (распашка земель, горнодобыча, вырубка лесов, осушение болот, создание искусственных водоемов и т.п.);
- изменение химического состава природной среды, круговорота и баланса веществ (изъятие и переработка полезных ископаемых, размещение отходов производства в отвалах, на полигонах, в атмосферном воздухе, водных объектах);
- изменение энергетического (в частности, теплового) баланса;
- изменения в составе биоты (совокупности живых организмов) в результате истребления одних видов животных и растений, создания других видов (пород), перемещения их на новые места обитания (интродукция).
Целью настоящего пособия заключается в том, чтобы проанализировать основные современные экологические проблемы и показать влияние глобальных изменений в биосфере на благополучие и здоровье человека.
Воздействие на атмосферу
Загрязнение атмосферного воздуха.
Воздух как природный ресурс представляет собой общечеловеческое достояние. Постоянство его состава (чистота) – важнейшее условие существования человечества. Поэтому любые изменения состава воздуха рассматриваются как загрязнение атмосферы. В период промышленной и научно-технической революции увеличился объем выбросов в атмосферу газов и аэрозолей техногенного происхождения.
Основными загрязнителями атмосферного воздуха являются:
- оксид углерода (СО);
- оксиды азота (NOn);
- оксиды серы (SOn);
- сероводород;
- углеводороды;
- взвешенные частицы (пыль)
- галогены
- фенолы
- формальдегид
По ориентировочным данным, в атмосферу ежегодно поступают сотни миллионов тонн (!) этих соединений.
Оксид углерода. Оксид углерода (СО), или «угарный газ» - это широко распространенный загрязнитель воздуха. Он содержится в дымовых газах любых установок сжигания органического топлива, в том числе в выхлопных газах автотранспорта. Особенность воздействия СО на живые организмы заключается в том, что молекула оксида углерода образует с атомом железа гемоглобина прочную связь, гораздо прочнее, чем у атома железа с молекулой кислорода. Попадая в организм, угарный газ действует как яд – он изолирует железо в гемоглобине и препятствует переносу кислорода.
Углеводороды. Попадают в воздух с дымовыми газами теплоэнергетических установок, из хранилищ жидкого и газообразного топлива, с выхлопными газами транспорта. Углеводороды участвуют в образовании фотохимического смога, а также вступают в реакции с образованием канцерогенных веществ.
Сероводород. Распространенный серосодержащий загрязнитель атмосферы. Попадает в нее из скважин добычи, от химических, нефтеперерабатывающих, газоперерабатывающих предприятий, целлюлозно-бумажных комбинатов и т.п. Среднее время жизни сероводорода в атмосфере – 2 суток, после чего он окисляется до диоксида серы.
Аэрозоли (пыли, дымы, туманы). Аэрозольные частицы попадают в атмосферу либо в готовом виде в результате деятельности вулканов, пожаров, пыли, сжигания топлива и т.д., или образуются непосредственно в атмосфере в результате химических реакций между компонентами газовых выбросов. Наличие аэрозолей нарушает тепловой баланс атмосферы, вызывает уменьшение видимости и уменьшение поглощения солнечной радиации.
Тяжелые металлы. В атмосферу в виде твердых аэрозолей попадают тяжелые металлы, обладающие токсичным действием: ртуть, свинец, кадмий, а также их соединения.
В наибольшей степени атмосфера загрязняется свинцом. Из общего количества выбросов свинца около 70-75% принадлежит продуктам сгорания бензина с добавками соединений свинца (в основном тетраэтилсвинца в качестве антидетонационных присадок). С выхлопными газами в атмосферу поступает более 250 тыс. т свинца в год. Кроме того, около 100 тыс. т свинца рассеивается в результате сжигания твердых отходов, угля и нефти, деятельности промышленных предприятий. Городская пыль содержит около 1% свинца, в дожде и снеге его до 300 мг/дм2. Ежегодно житель города поглощает около 45 мкг свинца. Содержание свинца в крови современного человека в 100 раз превышает его содержание в крови первобытного человека. Токсичное действие свинца связано с его способностью замещать кальций в костях и нервных волокнах.
Серьезную опасность представляет загрязнение воздуха кадмием. В дождевой воде его может содержаться до 50 мкг/дм2. Ежедневно в организм взрослого человека поступает до 50 мкг кадмия, хотя задерживается не более 2 мкг/сут., а остальное выводится. Хроническое воздействие даже незначительных концентраций кадмия ведет к заболеваниям нервной системы и костной ткани, нарушению функции ферментов, дезорганизации работы почек.
Источники загрязнения атмосферы могут быть как природного, так и антропогенного происхождения:
| ИСТОЧНИКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРЫ | |
| Природные | Антропогенные |
| Пыльные бури | Промышленные предприятия |
| Вулканизм | Транспорт |
| Лесные пожары | Теплоэнергетика |
| Выветривание | Отопление жилищ |
| Разложение организмов | Сельское хозяйство |
В последнее время антропогенные факторы загрязнения воздуха стали превышать по масштабам естественные, приобретая глобальный характер. Известно, что из всех компонентов биосферы атмосфера обладает наибольшей способностью переносить возникшие в ней возмущения на большие расстояния.
Основными источниками загрязнения атмосферы являются энергетика, автомобильный и авиационный транспорт, предприятия черной и цветной металлургии, химической и нефтехимической промышленности.
Наибольший вклад в загрязнение атмосферы по объему выбросов вносят предприятия энергетики (27,9% объема промышленных выбросов), цветной (22,8%) и черной (15%) металлургии.
Загрязнение парниковыми газами. В настоящее время деятельность человека приводит к увеличению содержания парниковых газов в атмосфере. Эти газы прозрачны для коротковолновых солнечных лучей и плохо пропускают длинноволновые излучения, уходящие обратно в космическое пространство. В результате нижний слой атмосферы и поверхность Земли нагреваются. Британским метеорологическим обществом показан рост средней температуры за последние полтора века (рис.1).
Рис.1. Рост средней температуры воздуха по данным Британского метеорологического общества
Основной примесный газ, создающий парниковый эффект, - диоксид углерода, содержание которого за последние 150 лет значительно повысилось. Причинами роста его концентрации являются выброс промышленными предприятиями и снижение интенсивности его поглощения лесами.
Другим газом, создающим парниковый эффект на планете, является метан. Основная природная причина образования метана – деятельность особых бактерий, разлагающих в анаэробных условиях углеводы. Это происходит на болотах и в пищеварительном тракте животных. Метан образуется в кучах компоста, на свалках, рисовых полях (везде, где грязь и вода изолируют остатки растений от доступа воздуха), а также при добыче ископаемого топлива.
К парниковым газам относятся также хлорфторуглероды (фреоны) и их заменители.
В целом наличие такого явления как парниковый эффект, для биосферы полезно. Полное отсутствие этих газов в атмосфере привело бы к снижению температуры у поверхности Земли примерно на 30-33°С, и она, как и Луна, была бы бесплодна, сильно нагреваясь днем и переохлаждаясь ночью. В то же время, имей Земля атмосферу Венеры ( более чем на 95 % состоящую из СО2), парниковый эффект привел бы к такому сильному перегреву, что жизнь была бы невозможна.
Изменения концентрации парниковых газов и температуры у земной поверхности (например, в ледниковые периоды), уже происходили на нашей планете. Так, вследствие вулканической деятельности и крупных лесных пожаров резко увеличивалась концентрация СО2, что приводило, и не раз, к природным экологическим кризисам и катастрофам.
Современное потепление как следствие парникового эффекта – проблема не новая. Но в отличие от случившегося на Земле ранее, современная ситуация уникальна особо быстрым нарастанием негативных процессов – все может произойти за какие-то 100-200 лет.
На основании расчетов учеными сделан вывод, что если не принять меры по прекращению выбросов парникового газа, то уровень моря на Земле поднимется примерно на 200 мм к 2030 г., и на 600-1000 мм к концу столетия. Это произойдет в результате таяния снегов и вечной мерзлоты. Море затопит такие города, как Амстердам, Венеция, Рио-де-Жанейро, Санкт-Петербург, арабские страны, зальет около 15 % площади Египта. Увеличатся частота и интенсивность экстремальных явлений природы – ураганов, засух.
По прогнозам ученых, общее потепление во много раз превысит адаптационный способности многих природных сообществ. Одновременно со всплеском гибели привычной человеку биоты будут возникать новые виды, для которых такие условия станут благоприятными.
В итоге Природе гибель не грозит, проблема в том, сможет ли Человек выжить в новых условиях, а если сможет, то какой ценой?
В декабре 1997 года в Киото (Япония) был подписан протокол, установивший для промышленно развитых государств четкие лимиты по сокращению выбросов СО2 относительно базового 1990 г.
Киотский протокол предусматривает реализацию ряда совместных программ, в частности, создание уникального механизма торговли квотами. Это означает, что стороны могут перераспределять между собой (например, перепродавать) разрешенные им в течение определенного срока объемы выбросов.
Участие в этой программе нашей стране чрезвычайно выгодно, так как в Киото за точку отсчета был взят 1990 год, когда выбросы России были максимальны. Поэтому участие России не только не потребует денежных затрат, но будет прибыльным. Экономический кризис и спад производства в России в конце XX века позволят ей иметь неиспользованные квоты на выброс диоксида углерода примерно в количестве 250 млн. т/г. Кроме того, в России в настоящее время существует 119,2 млн. га земель, покрытых лесом, а, как известно, 1 га леса связывает 1,5 т диоксида углерода в год. Следовательно, только за счет лесопосадок в России за год может быть связано до 178,8 млн.т диоксида углерода.
Дело в том, что по расчетам затраты на выполнение Киотских обязательств для большинства стран составляют 20-60 $ за тонну СО2. Таким образом, даже по самым пессимистическим прогнозам, торговля излишками квот на выброс парниковых газов может давать около 10 $ за тонну.
Кроме того, свободный доступ к международным программам и фондам может решить отечественные проблемы энергоэффективности, энергоснабжения и адаптации к новым климатическим условиям за счет международных средств, причем не взятых в долг, а фактически безвозмездных.