Экология человека

 

Использование воды. Существует две категории использования воды — водопользователи и водопотребители.

 

Водопользователи используют воду для своей деятельности (транспорт, рыбное хозяйство).

 

Водопотребители используют воду в целях производственных, технологических и жизнеобеспечения.

 

В настоящее время потребность населения Земли в воде составляет 18700 км3, из них 38 % расходуется на ирригацию, 9 % на промышленность, 3% на бытовые нужда, 48% на разбавление сточных вод, и 2% на другие потребности.

 

Химическое загрязнение пресных вод. Природная вода обладает способностью самоочищаться, т. е. восстанавливать свои свойства методом окисления и нейтрализации загрязнителей. Водные источники могут принимать неочищенные воды (стоки) до определенных пределов, после чего подавляются свойства воды. И если эти пределы превышены, естественные водоемы превращаются в сточные коллекторы, опасные для жизни человека (Рейн — сточная канава Европы).

 

Основным потребителем и загрязнителем пресной воды является сельское хозяйство. Примерно 50% вод относится к безвозвратным, так как остаются в сельскохозяйственной продукции, испаряются растениями, поверхностью почв и водохранилищ и сбрасываются в виде дренажных вод, орошаемых массивов. Эти воды несут соли, частицы почвы, остатки удобрений.

 

Второе место по загрязнению занимают промышленные и бытовые стоки, нагретые вода ТЭЦ, АЭС, утечка и фильтрация неочищенных вод из отстойников водоочистных сооружений.

 

Основным мероприятием по защите пресных вод является их очистка. Все загрязняющие стоки различны по своему физико-химическому составу, что затрудняет их очистку.

 

Все загрязняющие вещества делятся на группы: органические вещества сельского хозяйства, бытовых и промышленных стоков (их окисление происходит под воздействием кислорода); болезнетворные микроорганизмы и вирусы в плохо обработанных стоках городов и животноводческих ферм; азот и фосфор из бытовых и сельскохозяйственных стоков, что увеличивает содержание нитратов и нитритов в водоемах; тяжелые металлы, нефтепродукты, пестициды, моющие вещества, фенолы. Многие из них не разлагаются или разлагаются очень медленно и через пищевые цепи могут попасть в организм человека; увеличение донных осадков из-за стоков, эрозии почв, что ведет к гибели донных организмов, загрязнению донных илов; сброс теплых вод ТЭЦ, АЭС, промышленных предприятий, что ведет к изменению естественного состояния водоемов за счет потепления вод, а это снижает содержание кислорода, скорость обмена веществ и приводит к изменению водных флоры и фауны.

 

Существующие методы очистки воды проблемы чистой пресной воды не решают, так как на разбавление сточных вод уходит примерно 20 % ресурсов пресных вод мира. Так, 1 км3 очищенной сточной воды портит 10 км3 речной воды, а значит, качество пресной воды падает. Специалисты считают, что в ближайшие годы загрязнение пресных вод будет продолжаться.

 

Острой проблемой современности является нехватка пресной воды. Запас доступных пресных вод мира, сосредоточенных в реках, озерах, подземных водах на глубине до 1 км, составляет примерно 3 млн км3. Таких запасов сейчас и в будущем хватило бы на нужды 20–25 млрд человек, но вода распределена на Земле неравномерно и уже сейчас люди испытывают дефицит воды. Так, в странах 3-го мира ежегодно умирает от потребления грязной воды примерно 9 млн человек. Примерно 1 млрд человек не имеет необходимого количества воды, и в мире нет механизма ее распределения. Собственно многие конфликты в мире происходят и происходили из-за распределения, владения пресной водой.

 

В настоящее время существует два способа создания запасов пресной воды: искусственное пополнение запасов подземных источников, перевод части поверхностных ресурсов вод в подземные хранилища, что защищает их от загрязнения; дистилляция воды — получение из соленой морской воды пресной, но этот способ очень энергозатратен и требует еще дополнительной обработки воды (нет солей для обеспечения нормальной жизнедеятельности человека, которые необходимо добавлять в дистиллированную воду).

 

Химическое загрязнение морских вод. В состав морской воды входят различные соли, газы и органические соединения. В морской воде содержится 55% хлора, 31% натрия и 14 % приходится на другие химические элементы. Из морской воды добывают хлористый натрий, магний, бром, поваренную соль и другие химические элементы и соединения.

 

В морях постоянно проходит цикл водообмена, т. е. перемешивание поверхностных и глубинных вод, в результате происходит процесс разбавления загрязненных вод. Но ряд морей имеют очень медленный цикл водообмена (Балтийское, Средиземное, Черное, Азовское и бессточные Каспийское и Аральское), поэтому очищение этих морских вод происходит очень медленно.

 

Загрязнение морских вод происходит в результате дампинга, загрязнений (нефтяными и речными стоками), спецзахоронений, сброса коммунальных и сточных вод, раскисления прибрежных акваторий кислыми дождями.

 

Дампинг — сброс отходов в морские воды. Ежегодно вывозятся на судах и сбрасываются в океанические воды до 6 млрд т различных промышленных отходов: отстой сточных вод, строительный мусор, старая взрывчатка, жидкие радиоактивные и химические отходы.

 

Нефтяные загрязнения. Происходят за счет сбросов в океанические воды нефтепродуктов — до 6 млн т/г., являющихся аварийными при транспортировке и добыче нефти в морях. Нефть поступает в морские воды с речными стоками. В результате 2–4 % поверхности Тихого и Атлантического океанов покрыты нефтяной пленкой.

 

Следует отметить, что при нефтяном загрязнении: изменяется соотношение биологических видов и их количество, уменьшается разнообразие видов в водоемах; происходит концентрация пестицидов, тяжелых металлов, канцерогенных веществ, оказывающих мутагенное влияние на обитателей морей; нарушается газообмен между атмосферой и морскими водами; изменяются процессы растворения и выделения кислорода, углекислого газа, теплообмена.

 

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.