Опасности вторичного действия

Факторы, опасные для среды обитания, их характеристика и классификация

Лекция 4. Факторы, опасные для среды обитания

Биосфера все более насыщается вредными для живых организмов веществами антропогенного происхождения.

Миллиарды тонн в год этих веществ выбрасываются в водоемы, накапливаются в отходах.

С воздушными потоками, речными и морскими течениями вредные вещества переносятся на большое расстояние, через границы государств, создавая глобальную проблему загрязнения; наносят ущерб здоровью людей, природе, материальным ценностям.

На территории Украины находятся около 20000 больших и малых предприятий, выбрасывающих вредные вещества в атмосферу и водоемы.

Более половины всех выбросов в атмосферу приходится на транспорт: автомобильный, воздушный, морской.

Выбросы в атмосферу, сточные воды, накопление твердых отходов приводят к деградации окружающей среды, что прежде всего сказывается на здоровье людей, состоянии его генетического фонда.

Очевидной становится необходимость отказа от имеющего негативные и непрогнозируемые последствия вмешательства человека в тончайшие внутренние механизмы функционирования биосферы, которые вырабатывались миллиардами лет ее эволюции.

Классификация антропогенных факторов (факторы, связанные с деятельностью людей):

1. Антропогенное загрязнение атмосферы (выбросы выхлопных газов автотранспорта, продукты сгорания тепловых электростанций и промышленный выброс озона и др.).

2. Антропогенное загрязнение гидросферы (сброс сточных вод промышленных предприятий, бытовые сточные воды и др.).

3. Антропогенное загрязнение литосферы (накопление твердых бытовых и промышленных отходов, применение минеральных удобрений и токсинов в сельском хозяйстве и др.).

Антропогенные факторы (опасности) возникают в результате ошибочных или несанкционированных действий людей. Антропогенные опасности являются результатом чаще всего неразумной деятельности человека. Иногда в литературе встречается такое понятие, как техногенные опасности. Техногенные опасности создают элементы техносферы – машины, сооружения, технические системы.

Чем выше преобразующая деятельность людей, тем выше уровень и число опасностей вредных и травмирующих факторов, отрицательно воздействующих как на человека, так и окружающую его среду (среду обитания).

Аксиома БЖД, что все действия человека и все компоненты среды обитания, прежде всего технические средства и технологии, кроме позитивных свойств и результатов, обладают способностью генерировать травмирующие и вредные факторы. При этом любое новое позитивное действие или результат неизбежно сопровождается возникновением новых негативных факторов, иначе говоря, новых опасностей.

Справедливость данной аксиомы можно проследить на всех этапах развития системы «человек – среда обитания». Так, на ранних этапах (стадиях) своего развития, даже при отсутствии технических средств, человек непрерывно испытывал воздействие негативных факторов естественного происхождения: пониженных и повышенных температур воздуха, атмосферных осадков, контактов с дикими животными, стихийных явлений и т.п. В условиях современного мира к естественным прибавились многочисленные факторы (опасности) техногенного происхождения (антропогенного): вибрации, шум, повышенная концентрация токсичных веществ в воздухе, воде, почве; электромагнитные поля, ионизирующие излучения и др.

Антропогенные опасности во многом определяются наличием отходов, неизбежно возникающих при любом виде деятельности человека в соответствии с законом неустранимости отходов (или) побочных воздействий производств:

«В любом хозяйственном цикле образуются отходы и побочные эффекты, они неустранимы и могут быть переведены из одной физико-химической формы в другую или перемещены в пространстве». Отходы сопровождают работу промышленного и сельскохозяйственного производств, средств транспорта, использование различных видов топлива при получении энергии, жизнь людей и животных и т.п. Они поступают в окружающую среду в виде выбросов в атмосферу, сбросов в водоемы, производственного и бытового мусора, потоков механической, тепловой и электромагнитной энергии и.т.п. Значительным техногенным опасностям подвергается человек при попадании в зону действия технических систем: транспортные магистрали; зоны излучения радио- и телепередающих систем, промышленные зоны и т.п.

Уровни опасного воздействия на человека в этом случае определяются характеристиками технических систем и длительностью пребывания человека в опасной зоне.

При определенных условиях возможно появление вторичных негативных воздействий, возникающих на региональном или глобальном уровнях и оказывающих негативное влияние на регионы еще оставшейся биосферы и значительные группы людей. К ним относятся процессы образования кислотных дождей, смога, «парникового эффекта», разрушение озонового слоя Земли, накопление токсичных и канцерогенных веществ в организме животных и рыб, в пищевых продуктах и т.п.

По мнению российского академика Н.Н. Моисеева, «человечество ступило в новую эру своего существования, когда потенциальная мощь создаваемых им средств воздействий на среду обитания становится соизмеримой с могучими силами природы планеты. Это внушает не только гордость, но и опасение, ибо чревато последствиями, которые могут привести к уничтожению цивилизации и даже всего живого на Земле.»

Опасности вторичного действия: смоги, разрушение озонового слоя, «парниковый эффект», кислотные дожди

Смоги. Они бывают двух типов. Один из них - это смог, называемый «лондонским» и образуется в туманную, безветренную погоду. Он представляет собой дым из выхлопных газов автомобилей, выбросов в атмосферу от различных производств и задерживаемый туманом. Смог производит тяжелые воздействия на здоровье людей, особенно имеющих заболевания астматического характера, легких и др.

Второй тип смогов – фитохимический, появляется в больших южных городах в безветренную, ясную погоду, когда скапливаются окислы азота (ежегодный выброс около 150 млн. т.), содержащиеся в выхлопных газах автомобилей. Эти соединения под воздействием солнечного излучения проходят цепь химических превращений.

Озон О₃, двуокись азота NO₂и закись азота N₂O и продукты их распада, скапливаясь в больших количествах в нижних слоях атмосферы, под действием ультрафиолетового солнечного излучения вступают в химическую реакцию с находящимися в атмосфере углеводородами С_хН_х. В результате образуются химически активные органические вещества пероксилацилнитраты (ПАН), которые оказывают вредное влияние на организм человека: раздражают слизистую оболочку, ткани дыхательных путей и легких; эти соединения обесцвечивают зелень растений. Вредные воздействия на окружающую среду и организм человека оказывает избыток в смоге озона, обладающего сильными окислительными свойствами.

На долю автотранспорта приходится до 50% от общего объема атмосферных выбросов техногенного происхождения. Так, в состав автомобильных выбросов входит более 170 токсичных компонентов, из которых наиболее вредными являются: окись углерода, углеводороды, окислы азота. Перечисленные компоненты выхлопных газов автотранспорта вредны при значительных концентрациях, но существуют компоненты, малая концентрация которых опасно действует на организм человека. Это присадка к бензину – тетраэтилсвинец. Ежегодно двигатели автомобилей выбрасывают в атмосферу около 2-х миллионов тонн свинца. Он появляется в овощах, фруктах, растущих вдоль или вблизи автодорог с большим движением. Избыток свинца в организме приводит к свинцовому отравлению, проявляющемуся вначале в неврозах, бессоннице, утомляемости, затем в депрессиях, ухудшении умственных способностей.

Кислотные дожди. Важным компонентом атмосферы является сера, входящая в состав аэрозолей атмосферы.

Выбрасы в атмосферу сернистого ангидрида SO₂ (168-180 млн. т. в год), который под воздействием ультрафиолетового солнечного излучения образует серный ангидрид SO₂и, смешиваясь с водным паром атмосферы, образует серную кислоту, очень гигроскопичную, способную образовывать токсичный туман.

Выбрасываемая в атмосферу окись азота при взаимодействии с кислородом воздуха образует двуокись азота N₂O₃ и, вступая в реакцию с атмосферным водяным паром (радикалом гидроксила воды), превращается в азотную кислоту. Капли облаков конденсируются на частицах аэрозолей серной и азотной кислоты и вместе с дождем выпадают на землю, образуя кислотные дожди, которые подавляют биологическую продуктивность почв и водоемов, ведут к разрушению различных объектов и зданий, взаимодействуют с карбонатом кальция песчаников и известняка, превращая его в гипс, вымываемый дождями, а также образуют ожоги на теле человека и др. Загрязнителями атмосферы являются тяжелые металлы – это бериллий Ве, ванадий V, кобальт Со, кадмий Сd, марганец Mn, медь Cu, никель Ni, свинец Pb, хром Cr, цинк Zn и другие, источниками которых являются металлургические предприятия, предприятия цветной и вторичной переработки, выбросы от сжигания угля, нефти, древесины, городских отходов, производства хлора, стекла, минеральных удобрений, цемента и др. Кислотные дожди, взаимодействуя с тяжелыми металлами в почве, переводят их в легко усваиваемую растениями форму и далее по пищевой цепи попадают в растения, организм рыб и животных, человека. Накапливаясь в организме человека, тяжелые металлы вызывают в нем изменения, приводящие к поражению почек, нервной системы и другим специфическим заболеваниям.

Парниковый эффект. Увеличение углекислого газа СО₂ в атмосфере за счет сжигания горючих ископаемых ведет к изменению теплового баланса Земли. Углекислый газ СО₂пропускает падающее на Землю солнечное излучение, но поглощает отражаемое от Земли длинноволновое инфракрасное излучение. Это приводит к нагреванию атмосферы. Отражению (поглощению) длинноволнового инфракрасного (теплового) излучения способствует наличие в атмосфере пыли и многоатомных минигазов СО₂, Н₂О, СН₄, О₃ и др., которые поглощают часть падающего на Землю солнечного излучения, тем самым нагревая слой атмосферы, где они находятся. Нагретая таким образом атмосфера посылает на Землю дополнительную порцию тепла, поднимая ее температуру. Этот процесс получил название «парникового эффекта». В результате этого (потепления) происходит таяние ледников и повышение вод Мирового океана, что, в свою очередь, приводит к затоплению прибрежных плодородных земель, поселков, инфраструктуры и т.п.

Особенно характерно появление «парникового эффекта» в городах с промышленным производством – температура в центре города оказывается на один – несколько градусов выше, чем в окрестностях, особенно в безветренную погоду.

Основной источник атмосферной пыли - добыча и использование строительных материалов, металлургическая промышленность, автотранспорт и др. В пыли много различных минералов (гипс, асбест, кварц и др.), около 20% окиси железа, 15% силикатов, 5% сажи, окисей различных металлоидов. Поступление техногенных частиц в атмосферу у Земли ежегодно составляет 500 млн.т. Пыль является экраном для солнечной радиации, из-за чего крупные города получают на 15% меньше солнечного света. Пыль в атмосфере ведет к появлению и обострению респираторных и легочных заболеваний.

Разрушение озонового слоя. Разрушительное воздействие на атмосферный озон оказывает антропогенная деятельность человека. Озон в атмосфере (стратосфере) защищает все живое на Земле от вредного действия коротких волн (ультрафиолетовое излучение) солнечной радиации. Уменьшение содержания озона в атмосфере на 1% приводит к увеличению на 2% интенсивности падающего на поверхность Земли жесткого ультрафиолетового излучения, губительного для живых клеток. Во время работы реактивных двигателей сверхзвуковых самолетов, при сжигании топлива азот и кислород воздуха образуют большое количество окислов азота, которые выбрасываются в атмосферу. Если это происходит на небольших высотах, то окислы азота с осадками возвращаются на землю, а на больших высотах (выше облаков) они долго, порядка года, находятся в атмосфере и принимают участие в разрушении озона, вступая в химическую с ним реакцию и образуя двуокись азота N₂O₃. При запуске космического корабля «Шатлл» происходит разрушение 10⁷ т. озона, что составляет 0,3 % от его общего количества.

Разрушительное действие на озоновый слой оказывают фреоны, их производство и использование. К фреонам относятся химические соединения хлора и фтора с углеродом C Cl₂F₂, C Cl₃F и др. Фреоны используются в качестве наполнителей аэрозолей, пенящей компоненты и хлорагента (рабочего вещества) холодильных установок. Фреоны безвредны для человека, химически пассивны. Однако, попадая в атмосферу, на высоте нескольких десятков километров, фреоны под действием жесткого ультрафиолетового излучения разлагаются на составляющие компоненты, один из которых хлор (Cl) – активно способствует разрушению озона. Причем молекула хлора действует как катализатор, оставаясь неизменной в десятках тысяч актов разрушения молекул озона (О₃).

Время нахождения фреонов в атмосфере (стратосфере) несколько десятков лет. Эта проблема приобрела международное значение, особенно с образованием «озоновых дыр» и уменьшением толщины озонового слоя, в связи с чем усилился поток жесткого ультрафиолетового излучения солнца. Это, в свою очередь, сказывается на всем живом на Земле, способствуя увеличению онкологических заболеваний и ухудшению состояния здоровья людей и др.

Рост техногенного и антропогенного негативного влияния на среду обитания не всегда ограничивается нарастанием только опасностей прямого действия, например, ростом концентрации токсичных примесей в атмосфере. При определенных условиях возможно появление вторичных негативных воздействий, возникающих на региональном или глобальном уровнях и оказывающих влияние на регионы биосферы и значительные группы людей. К ним относятся процессы образования кислотных дождей, смога, «парниковый эффект», разрушение озонового слоя Земли, накопление токсичных и канцерогенных веществ в организме животных и рыб, в пищевых продуктах и т.п.