Конспект урока "Антропогенные опасности среды обитания. Источники и уровни загрязнения атмосферного воздуха, гидросферы, литосферы" 10 класс


Урок - лекция
Тема: «АНТРОПОГЕННЫЕ ОПАСНОСТИ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ. ИСТОЧНИКИ И УРОВНИ
ЗАГРЯЗНЕНИЯ АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА, ГИДРОСФЕРЫ, ЛИТОСФЕРЫ»
Преподаватель спец. дисциплин: Самарханов Саят Габдыльмуталипович
КГКП «Колледж геодезии и картографии» ВКО г. Семей
Цель: Познакомить учащихся с источниками и опасностями среды обитания.
Задачи.
1. Познакомить учащихся с источниками и уровнями опасностей среды обитания. Раскрыть
проблемы обеспечения безопасности человека от факторов среды обитания.
2. Развить умения слушать и акцентировать внимание на важность этой темы.
3. Воспитать в сознании учащихся терпение, усидчивость, заинтересованность к предмету.
План:
1. Источники и уровни загрязнения атмосферного воздуха
2. Источники и уровни загрязнения гидросферы
3. Источники и уровни загрязнения литосферы
1. Как уже ранее говорилось, опасность - это процессы, явления, предметы, оказывающие
негативное влияние на здоровье человека и среду обитания. Человек, воздействуя на среду
обитания непродуманными действиями или действиями, вызванными техническим
несовершенством процессов, создал новую среду обитания. В настоящее время возникли
проблемы обеспечения безопасности человека от факторов, сформированной им новой среды
обитания и техносферы. Для того чтобы исключить отрицательные последствия взаимодействия
среды обитания и организма, необходимо обеспечить определенные условия функционирования
системы «человек-среда». Характеристики человека относительно постоянны. Элементы внешней
среды, включая деятельность человека, поддаются регулированию в более широких пределах.
Следовательно, решая вопросы безопасности системы «человек-среда», необходимо учитывать
прежде всего особенности человека. Человек в системах безопасности выполняет троякую роль:
- является объектом защиты;
- выступает средством обеспечения безопасности;
- сам может быть источником опасности.
Антропогенные опасности возникают в результате хозяйственной деятельности человека и
действия объектов, созданных им. Они вызывают негативные последствия в среде обитания, что
адекватно отражается на здоровье человека. Рассмотрим основные факторы негативного
воздействия на среду обитания деятельности человека. Атмосферный воздух - это жизнь планеты,
газовая оболочка Земли, состоящая из азота, кислорода, углекислого газа, озона и гелия.
Наибольшее значение для биологических процессов имеют кислород, столь необходимый для
дыхания, и углекислый газ, расходуемый в процессе фотосинтеза. Человек может отказаться от
приема недоброкачественной пищи, не пить загрязненную воду, но не дышать он не может,
потому что запасы кислорода в организме ограничены. Их хватает всего лишь на две-три минуты,
а через пять минут после прекращения доступа кислорода в организме возникают необратимые
изменения, вызывающие тяжелые последствия: страдает мозговая ткань, наступает биологическая
смерть. Изменения состава воздуха больше других элементов природы отрицательно влияют на
здоровье человека. Загрязнение атмосферного воздуха различными вредными веществами ведет к
возникновению заболеваний органов человека и прежде всего органов дыхания. Так, доказана
зависимость воздействия выбросов предприятий цветной металлургии на повышение уровня
заболеваемости сердечно сосудистой системы, психических расстройств, злокачественных
новообразований. Выбросы предприятий черной металлургии и энергетики способствуют
развитию легочной патологии. В регионах размещения предприятий химической промышленности
широко распространены аллергические заболевания, болезни эндокринной и мочеполовой систем.
Загрязнения атмосферы городов оксидами азота способствуют поражению органов дыхания.
Ежегодно в Казахстане у населения регистрируются перечисленные заболевания с впервые
установленным диагнозом. Атмосфера всегда содержит определенное количество примесей,
поступающих от естественных и антропогенных источников. К числу примесей, выделяемых
естественными источниками, относят: пыль (растительного, вулканического, космического
происхождения; возникающую при эрозии почвы, частицы морской соли), дым, газы от лесных и
степных пожаров и вулканического происхождения. Естественные источники загрязнений бывают
либо распределенными, например, выпадение космической пыли, либо кратковременными,
стихийными, например, лесные и степные пожары, извержения вулканов и т. п. Уровень
загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с
течением времени. Основное антропогенное загрязнение атмосферного воздуха создают
предприятия ряда отраслей промышленности, автотранспорт и теплоэнергетика. От стационарных
промышленных источников Республики Казахстан в атмосферу ежегодно поступают вредные
вещества в количестве, млн. т:1995 г. - 3,1; 1997 г. - 2,37; 1998 г. - 2,33. Половина всех выбросов
приходится на энергетику – 49, 5% и на долю цветной металлургии – 22, 7%, черной металлургии
15,7% [47]. Основные объемы загрязнений атмосферы вредными веществами дают объекты,
расположенные на территориях Павлодарской и Карагандинской областей. Одним из основных
источников загрязнения атмосферы в настоящее время является также автотранспорт. В
большинстве крупных городов Казахстана на долю автотранспорта приходится 60-80%, а в г.
Алматы 90% от всего объема выбросов вредных веществ [35]. Самыми распространенными
токсичными веществами, загрязняющими атмосферу, являются: оксид углерода (СО), диоксид
серы (SО
2
), оксиды азота (NО
х
), углеводороды
n
Н
m
) и твердые вещества (пыль). Ежегодный
качественный состав выбросов в атмосферу по РК практически не изменяется и составляет, тыс. т.
Кроме СО,
2
,
x
, С
n
Н
m
и пыли в атмосферу выбрасываются и другие, более токсичные
вещества: соединения фтора, хлор, свинец, ртуть, бенз(а)пирен. Вентиляционные выбросы завода
электронной промышленности содержат пары плавиковой, серной, хромовой и других
минеральных кислот, органические растворители и т. п. В настоящее время насчитывается более
500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу, их количество все увеличивается. Выбросы
токсических веществ в атмосферу приводят, как правило, к превышению текущих концентраций
веществ над предельно допустимыми концентрациями. Контроль состояния атмосферы в городах
Республики Казахстан, показывает, что уровень загрязнения остается весьма высоким. Средние по
городам республики концентрации пыли, аммиака, фенола, фтористого водорода, формальдегида,
свинца, диоксида азота и серы выше ПДК. Как правило, в таких городах, как Шымкент и
Лениногорск, периодически фиксируется в атмосфере разовая концентрация свинца,
превышающая ПДК более чем в 100 раз. Значительный вклад в максимально разовые
концентрации загрязнений атмосферы вносят также аварийные (залповые) выбросы предприятий
нефтегазового комплекса в Мангыстауской и Атырауской областях. Высокие концентрации
примесей и их миграция в атмосферном воздухе приводят к образованию вторичных более
токсичных соединений (смог, кислоты) или к таким явлениям, как «парниковый эффект» и
разрушение озонового слоя.
Смог - сильное загрязнение воздуха, наблюдаемое в больших городах и промышленных
центрах. Различают два типа смога:
- густой туман с примесью дыма или газовых отходов производства;
- фотохимический смог пелена едких газов и аэрозолей повышенной концентрации (без тумана),
возникающая в результате фотохимических реакций в газовых выбросах под действием
ультрафиолетового излучения Солнца.
Фотохимический смог весьма токсичен, так как его состав обычно находится в пределах: О
3
60…75%, ПАН (пероксиацилнитраты), Н
2
О
2
, альдегида и др. 25…40%. Для образования смога
необходимо наличие в атмосфере в солнечную погоду оксидов азота, углеводородов (их
выбрасывают в атмосферу автотранспорт, промышленные предприятия). Фотохимические смоги,
впервые обнаруженные в 40-х годах в Лос-Анджелесе, теперь периодически наблюдаются во
многих городах мира. Смог снижает видимость, усиливает коррозию металла и сооружений,
отрицательно влияет на здоровье и является причиной повышенной заболеваемости и смертности
населения.
Кислотные дожди известны более 100 лет, однако, проблеме кислотных дождей стали
уделять должное внимание сравнительно недавно. Впервые выражение «кислотный дождь»
использовал Роберт Ангус Смит (Великобритания) в 1872 г. По существу, кислотные дожди
появляются в результате химических и физических превращений соединений серы и азота в
атмосфере. Конечным итогом этих химических превращений является соответственно серная
(H
2
SO
4
) и азотная (HNO
3
) кислота. В последующем пары или молекулы кислот, поглощенные
капельками облаков или частицами аэрозолей, выпадают на землю в виде сухого или влажного
осадка (седиментация). При этом вблизи источников загрязнения доля сухих кислотных осадков
превышает долю влажных по серосодержащим веществам в 1,1 и по азотосодержащим в 1,9 раз.
Однако по мере удаления от непосредственных источников загрязнения влажные осадки могут
содержать большее количество загрязняющих примесей, чем сухие. Известно, что кислотные
дожди существовали в природе и без вмешательства человека из-за естественного поступления
соединений серы и азота в атмосферу (вулканическая деятельность, процесс разрушения
биосферы микроорганизмами, пожары, грозовые разряды). Но надо сказать, жизнедеятельность
человека значительно увеличила количество поступающих в атмосферу соединений серы и азота.
Кислотные загрязняющие вещества, естественно, распространяются не только в вертикальном, но
и в горизонтальном направлении, что создает в настоящее время много международных проблем,
так как выбросы в одном государстве могут загрязнить воздух другого. Например, для Казахстана
процент собственных поступлений загрязнений от общих поступлений на территорию составляет:
по соединениям серы 46%, по соединениям азота 22%. А остальное количество загрязнений
вносится за счет трансграничного переноса соединений серы и азота из других республик. Это
объясняется тем, что соединения серы и азота, попавшие в атмосферу, вступают в химическую
реакцию не сразу, сохраняя свои свойства, соответственно, в течение 2 и 8…10 суток. За это время
они могут вместе с атмосферным воздухом пройти расстояние до 1000…2000 км и лишь после
этого выпасть на земную поверхность. Если бы загрязняющие воздух вещества антропогенного и
естественного происхождения равномерно распределялись по поверхности Земли, то влияние
кислотных осадков на биосферу было бы менее пагубно. Проблема возникает из-за того, что
загрязняющие вещества в наибольшей степени концентрируются вблизи источников загрязнения.
Получается, что наибольшая часть кислотосодержащих загрязнений выпадает примерно на 5%
территории Земли. Естественно, такой нагрузки биосфера не может выдержать не изменяясь.
Различают прямое и косвенное воздействие кислотных осадков на биосферу. Прямое воздействие
проявляется в непосредственной гибели растений и деревьев, которое в наибольшей степени имеет
место вблизи источника загрязнения, в радиусе до 100 км от него. При оценке прямой опасности
кислотных осадков на здоровье человека учитывают влияние не только кислотных дождей, но и
вред, наносимый кислотными веществами (двуокись серы, окислы азота, кислотные аэрозольные
частицы) при дыхании. Уже давно установлено, что существует прямая зависимость между
уровнем смертности и степенью загрязнения района. Например, при концентрации SO
2
в
атмосфере на уровне дыхания около 1мг/м
3
возрастает число смертельных случаев, в первую
очередь среди людей старшего поколения и лиц, страдающих заболеваниями органов дыхания.
Находящиеся в воздухе загрязнения и кислотные дожди ускоряют коррозию металлоконструкций
(до 100 мкм/год), разрушают здания и памятники и особенно построенные из песчаника и
известняка. Косвенное воздействие кислотных осадков на окружающую среду осуществляется
посредством процессов, происходящих в природе в результате изменения кислотности (рН) воды
и почвы. Оно проявляется к тому же не только в непосредственной близости от источника
загрязнения, но и на значительных расстояниях, исчисляемых сотнями километров. Кислотные
осадки, попадая в водоемы и почву, уменьшают значение рН (рН = 7 нейтральная среда,
уменьшение рН на единицу соответствует десятикратному увеличению кислотности), что
приводит к увеличению растворимости алюминия и тяжелых металлов (марганец, медь, кадмий и
др.), являющихся в растворенном состоянии ядами для растений и организмов. Опасность
повышения растворимости тяжелых металлов заключается еще в том, что, накапливаясь в
растительной и животной пище, они, в конечном итоге, попадают в организм человека, вызывая
различные заболевания. Изменение кислотности почвы нарушает ее структуру, влияет на
плодородие и ведет к гибели растений. Повышение кислотности пресных водоемов приводит к
снижению запасов пресной воды и вызывает гибель живых организмов (наиболее чувствительные
начинают погибать уже при рН = 6,5, а при рН = 4,5 способны жить только немногие виды
насекомых и растений).
Парниковый эффект. Состав и состояние атмосферы влияют на многие процессы
лучистого теплообмена между Космосом и Землей. Процесс передачи энергии от Солнца к Земле
и от Земли в Космос сохраняет температуру биосферы на определенном уровне в среднем +15º.
При этом основная роль в поддержании температурных условий в биосфере принадлежит
солнечной радиации, несущей на Землю определяющую часть тепловой энергии, по сравнению с
другими источниками тепла: Нарушение теплового баланса Земли, приводящее к увеличению
средней температуры биосферы, которое наблюдается в последние десятилетия, происходит за
счет интенсивного выброса антропогенных примесей и их накоплений в слоях атмосферы.
Большинство газов прозрачно для солнечной радиации. Однако углекислый газ (СО
2
), метан
(СН
4
), озон
3
), пары воды (Н
2
О) и некоторые другие газы в нижних слоях атмосферы, пропуская
солнечные лучи в оптическом диапазоне длин волн 0,38…0,77 мкм, препятствуют прохождению
в космическое пространство отраженного с поверхности Земли теплового излучения в
инфракрасном диапазоне длин волн 0,77…340 мкм. Чем больше концентрация газов и других
примесей в атмосфере, тем меньшая доля теплоты с поверхности Земли уходит в Космос, и тем
больше, следовательно, ее задерживается в биосфере, вызывая потепление климата. Наибольшую
роль в этом процессе играет углекислый газ. Так, по оценочным данным ежегодное увеличение
теплоты биосферы за счет парникового эффекта происходит на величину порядка 70·10
20
Дж/год,
при этом значение парниковых газов распределяется следующим образом, %,: СО
2
50, СН
4
20,
фреоны 15, N
2
О (закись азота) 10, О
3
5 Изначально концентрация углекислого газа, которая
поддерживала привычную для нас температуру и климат на Земле, не превышала 0,03%. Однако
на протяжении последних десятилетий количество СО
2
в атмосфере возрастает каждые 10 лет
примерно на 2%. И чем дальше, тем быстрее это увеличение, так как растущее население планеты
сжигает все больше топлива и вырубает все больше лесов. Тенденция роста концентрации
углекислого газа в атмосфере прослеживается по следующим данным: Аналогично идет
накопление концентрации в атмосфере и других техногенных парниковых газов. Моделирование
различных климатических параметров показывает, что до 2050 г. средняя температура на Земле
может повыситься на 1,5 - 4,5ºС. Такое потепление вызовет таяние полярных льдов и горных
ледников, что приведет к подъему уровня Мирового океана на 0,5 - 1,5 м. Одновременно будет
подниматься и уровень рек, впадающих в моря (принцип сообщающихся сосудов). Все это
вызовет затопление островных стран, прибрежной полосы и территорий, расположенных ниже
уровня моря. Появятся миллионы беженцев, вынужденных покинуть обжитые места и
мигрировать вглубь суши. Необходимо будет перестроить или переоборудовать все порты, чтобы
приспособить их к новому уровню моря. Еще более сильное влияние может оказать глобальное
потепление на распределение осадков и сельское хозяйство, из-за нарушения циркуляционных
связей в атмосфере. Дальнейшее потепление климата уже к 2100 г. может поднять уровень
Мирового океана на два метра, что приведет к затоплению уже 5 млн. км
2
суши, а это 3% от всей
суши и 30% от всех урожайных земель планеты. Достоверность существования парникового
эффекта подтверждается и данными, полученными в результате измерения температуры
океанической поверхности, произведенного со спутников в период с 1982 по 1988 г. Они
показывают, что Мировой океан нагревается примерно на 0,1ºС в год. Это чрезвычайно важно, так
как из-за своей колоссальной теплоемкости океаны почти не реагируют на случайные
климатические флуктуации. Обнаруженная тенденция к их потеплению доказывает серьезность
проблемы. Парниковый эффект в атмосфере довольно распространенное явление и на
региональном уровне. Антропогенные источники теплоты (ТЭС, транспорт, промышленность),
сконцентрированные в крупных городах и промышленных центрах, интенсивное поступление
«парниковых» газов и пыли, устойчивое состояние атмосферы создают около городов
пространства радиусом до 50 км и более с повышенными на 1…5ºС температурами и высокими
концентрациями загрязнений. Эти зоны (купола) над городами хорошо просматриваются из
космического пространства. Они разрушаются лишь при интенсивных движениях больших масс
атмосферного воздуха.
Разрушение озонового слоя. Техногенные загрязнения атмосферы не ограничивают свое
негативное влияние только приземной зоной. Определенная доля примесей поступает в озоновый
слой и разрушает его. Разрушение озонового слоя способствует проникновению на Землю
ультрафиолетовых лучей с длиной волн менее 0,29 мкм. Эти коротковолновые ультрафиолетовые
излучения опасны для биосферы: гибнет растительность первую очередь, зерновые культуры),
повышается количество онкологических и глазных заболеваний у населения. Основными
веществами, разрушающими озоновый слой, являются соединения хлора и азота. По оценочным
данным, одна молекула хлора может разрушить до 105 молекул, а одна молекула оксидов азота до
10 молекул озона. Источниками поступления соединений хлора и азота в озоновый слой являются:
- самолеты («Конкорд», военные), содержащие в выхлопных газах до 0,1% от общей массы газов
соединения NО и NO
2
;
- ракеты, содержащие в выхлопных газах соединения азота и хлора;
- вулканические газы;
- технологии с применением фреонов;
- атомные взрывы, приводящие к образованию оксидов азота.
Заметим, что один запуск ракеты «Шаттл» сопровождается разрушением около 0,3% озона, что
составляет примерно 10
7
т озона. Образованная при этом дыра в озоновом слое затягивается
длительное время. Значительное влияние на озоновый слой оказывают фреоны,
продолжительность жизни которых достигает 100 и более лет. Оставаясь, длительное время в
неизменной форме, они в то же время постепенно перемещаются в более высокие слои
атмосферы, где коротковолновые ультрафиолетовые лучи выбивают из них атомы хлора и фтора.
Эти атомы вступают в реакцию с находящимся в стратосфере озоном и ускоряют его распад,
оставаясь при этом неизменными. Таким образом, фреон играет здесь роль катализатора. Один
атом фтора, так же как и один атом хлора, может принять участие в нескольких сотнях циклов
разрушения озона. Источниками поступления фреонов являются: холодильники при нарушении
герметичности контура переноса теплоты; технологии с использованием фреонов; бытовые
баллончики для распыления различных веществ и т. п. По оценочным данным, техногенное
разрушение озонового слоя к 1973 г. достигло 0,4…1%; к 2050 г. ожидается 10%. Ядерная война
может истощить озоновый слой на 20…70%. При этом заметные негативные изменения в
биосфере ожидаются при истощении озонового слоя на уровне 8…10% от общего запаса озона в
атмосфере, составляющего около 3 млрд. т.
2. Вода является важнейшим фактором среды обитания, который оказывает многообразное
воздействие на все процессы жизнедеятельности организма, в том числе и на заболеваемость
человека. Она является универсальным растворителем газообразных, жидких и твердых веществ, а
также участвует в процессах окисления, промежуточного обмена, пищеварения. Без пищи, но с
водой человек способен жить около двух месяцев, а без воды несколько дней. Суточный баланс
воды в организме человека составляет около 2,5 л. Количество потребляемой воды подвержено
значительным колебаниям в зависимости от климатических условий и интенсивности
выполняемой работы. Потеря воды в количестве 10% от массы тела приводит к нарушению
обмена веществ, потеря 15-20% смертельна при температуре воздуха 30ºС, а потеря 25%
абсолютно смертельна, так как обезвоживание происходит на клеточном уровне. Гигиеническое
значение воды велико. Она используется для поддержания в надлежащем санитарном состоянии
тела человека, предметов обихода, жилища, оказывает благоприятное влияние на климатические
условия отдыха населения и быта. Но она может являться и источником опасности для человека.
По данным ВОЗ, 80% всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным
качеством воды либо с нарушением санитарно гигиенических норм вследствие ее недостатка.
Инфекционные заболевания водной этиологии регистрируются преимущественно в
развивающихся странах с низким санитарным уровнем жизни. В настоящее время примерно
половина населения земного шара лишена возможности потреблять в достаточном количестве
чистую пресную воду. В наибольшей степени от этого страдают развивающиеся страны, в
которых 61% сельских жителей вынуждены пользоваться небезопасной в эпидемиологическом
отношении водой, а 87% не имеют канализации. Аналогичная ситуация складывается и в
Казахстане, где с каждым годом ухудшается обеспечение населения доброкачественной питьевой
водой. В настоящее время около 25% населения, или свыше 4 млн. человек, не получают
водопроводной воды. Из них 16,5% используют для хозяйственно питьевых целей воду из
открытых водоемов и 3,2% привозную воду негарантированного качества, что служит причиной
распространения таких заболеваний, как холера, брюшной тиф, гепатит, дизентерия и другие
кишечные инфекции. При этом Южно-Казахстанская область является еще и территорией
повышенного риска заболевания холерой, что связано с наличием холерного вибриона в открытых
водоемах. Давно замечено, что исключительно большое значение имеет водный фактор в
распространении острых кишечных инфекций и инвазий. В воде водоисточников могут
присутствовать сальмонеллы, кишечная палочка, холерный вибрион и т.д. Некоторые патогенные
микроорганизмы длительно сохраняются и даже размножаются в природной воде. Длительность
выживания в воде патогенных микроорганизмов зависит от состава воды, наличия и концентрации
биологического субстрата, от свойств микробных клеток (способность к спорообразованию,
высокое содержание в бактериальной клетке липидов и т. д.), а также температуры воды,
интенсивности солнечной инсоляции и др. Источником заражения поверхностных водоемов могут
явиться неочищенные канализационные сточные воды. Подземные источники инфицируются
атмосферными и ливневыми водами, содержимым неправильно оборудованных выгребов, а также
при стирке белья у колодцев и др. Эпидемическая опасность воды, используемой для питья,
зависит от наличия и количества возбудителя, длительности его выживания и сохранения им
вирулентности. Сочетание этих условий определяет возможность распространения кишечных
инфекций водным путем в виде эпидемических вспышек и поддержания высокого уровня
инфекционной заболеваемости. Для водных эпидемий считается характерным внезапный подъем
заболеваемости, сохранение высокого уровня в течение некоторого времени, ограничение
эпидемической вспышки кругом лиц, пользующихся общим источником водоснабжения, и
отсутствие заболеваний среди жителей того же населенного места, но пользующихся другим
источником водоснабжения. Давно установлено, что общая природная минерализация питьевой
воды и состав химических элементов, входящих в нее, во многом определяют здоровье людей,
проживающих в данной местности. При употреблении воды с общей минерализацией 1,5..3 г/л
повышается гидрофильность тканей и задержка воды в организме, а при 0,8 г/л нарушается водно-
солевой баланс организма. Малое содержание йода в питьевой воде вызывает эндемический зоб.
Недостаток в питьевой воде фтора (0,5 мг/л и меньше) способствует возникновению кариеса
зубов, а его избыток (1,5 мг/л и выше) вызывает эндемическую патологию - флюороз. И совсем
недопустимо употребление воды, содержащей 10 мг/л и выше фтора, так как через 10-20 лет у
человека могут появиться изменения в костно-суставном аппарате: остеосклероз, деформация
скелета, отложения солей на ребрах. В последнее время исходное качество природной воды
меняется вследствие нерациональной хозяйственной деятельности человека. Проникновение в
водную среду различных токсикантов и веществ, изменяющих естественный состав воды,
представляет исключительную опасность для природных экосистем и человека. В настоящее
время в Мировой океан ежегодно поступает более 30 тыс. различных химических соединений в
количестве до 1,2 млрд. тонн. Основные пути попадания загрязняющих веществ в океан – это
прямой сброс, поступление токсикантов с речным стоком и из атмосферного воздуха,
уничтожение и захоронение отходов в море, использование водного транспорта и аварии
танкеров. В использовании человеком водных ресурсов Земли различают два направления:
водопользование и водопотребление.
При водопользовании вода, как правило, не изымается из водных объектов, но качество ее
может меняться. К водопользованию относится использование водных ресурсов для
гидроэнергетики, судоходства, рыболовства и разведения рыбы, отдыха, туризма и спорта.
При водопотреблении вода изымается из водных объектов и либо включается в состав
вырабатываемой продукции вместе с потерями на испарения в процессе производства входит в
состав безвозвратного водопотребления), либо частично возвращается в водоем, но обычно уже
значительно худшего качества. Принципиальная разница между использованием и потреблением
водных ресурсов заключается еще и в том, что в первом случае можно обойтись и без них,
например, получать энергию за счет других видов природных ресурсов (атомная, солнечная и др.),
воду же, расходуемую для питьевых, хозяйственно бытовых нужд, никаким другим минеральным
ресурсом заменить нельзя. В результате водопотребления образуются загрязненные сточные воды.
Основными источниками загрязнений воды в Казахстане являются промышленность (75%) и
сельское хозяйство (20%) и жилищно-коммунальное хозяйство 5%. Сточные воды ежегодно
несут большое количество различных химических и биологических загрязнений в водные объекты
Казахстана: медь, цинк, никель, ртуть, фосфор, свинец, марганец, нефтепродукты, моющие
средства, фтор, азот нитратный и аммонийный, мышьяк, пестициды это далеко не полный и
постоянно пополняющийся список веществ, попадающих в водную среду. При этом из всего
объема сбрасываемых загрязненных стоков в Казахстане до 35% - недостаточно и до 6% вообще
не очищаются. В настоящее время практически все крупные реки Казахстана (Урал, Сырдарья,
Или, Иртыш, Ишим, Нура, Сарысу) загрязнены фенолами, нефтепродуктами, медью, удобрениями
и другими токсикантами. И в наибольшей степени это Урал и Иртыш. Загрязненные воды впадают
в такие озера, как Балхаш, Аральское, Каспийское, которые вообще не имеют стока, и обновление
воды в них происходит за счет испарения, в результате чего они перенасыщаются солями и
токсикантами, приносимыми водой рек. В конечном итоге загрязнение водоемов создает угрозу
здоровью человека через потребление рыбы и воды. Например, серьезную опасность представляет
избыток минеральных удобрений (нитратов), которые во время дождей смываются в водоемы и
вызывают качественное изменение воды в реках и водоемах. До 50-х годов нашего столетия
содержание нитратов в воде расценивалось лишь как показатель загрязнения водоемов сточными
водами. В настоящее время учитывается и их токсикологическая опасность. Допустимая суточная
доза их потребления для человека составляет 312,5 мг. Относительно легко переносится доза в 150
- 200 мг в сутки. Если эти пределы превышены, возможно, отравление. Проникая в кровь, нитраты
соединяются с гемоглобином, при этом образуется вещество метагемоглобин, который теряет
свойство переносчика кислорода. В результате у человека наступает кислородное голодание
метагемоглобинемия, сопровождающаяся цианозом - синюшностью кожи и слизистых, анурией
прекращением выделения мочи, увеличением печени и селезенки. В тяжелых случаях возможен
летальный исход. При взаимодействии и определенных условиях в организме с вторичными и
третичными аминами получаются нитрозоамины - сильнейшие канцерогены. Опасны не только
первичные загрязнения поверхностных вод, но и вторичные загрязнения, возникновение которых
возможно в результате химических реакций веществ в водной среде. Так, при одновременном
попадании весной 1990 г. в р. Белая (Россия) фенолов и хлоридов образовались диоксины,
содержание которых в 147 тыс. раз превышало допустимые значения. Диоксины являются
универсальным клеточным ядом. Минимальная токсичная доза для человека ориентировочно
составляет 0,1 мг/кг. Он парализует нервную систему, нарушает обмен веществ, изменяет состав
крови и т.д. Последствия загрязнения природных вод многообразны, но, в конечном итоге, они
снижают запасы питьевой воды, вызывают болезни людей и всего живого, нарушают круговорот
многих веществ в биосфере.
3. Почва, являясь элементом биосферы Земли, формирует химический состав потребляемых человеком
продуктов питания, питьевой воды и отчасти атмосферного воздуха; этот состав зависит от естественной
химической природы почв, а также качества и количества вносимых в почву экзогенных химических
веществ. В результате хозяйственной (бытовой и производственной) деятельности человека в почву
поступает различное количество химических веществ: пестицидов, минеральных удобрений, стимуляторов
роста растений, поверхностно активных веществ (ПАВ), полициклических ароматических углеводородов
(ПАУ), промышленных и бытовых сточных вод, выбросов промышленных предприятий и транспорта и т.
п. Накапливаясь в почве, они пагубно влияют на все обменные процессы, происходящие в ней, и
препятствуют ее самоочищению. Интенсивно идет разрушение и загрязнение почвенного покрова при
добыче полезных ископаемых и их обогащении; при захоронении отходов производства и бытового
мусора; при проведении военных учений и испытаний, при авариях и катастрофах. Например, при
ежегодном извлечении из недр стран СНГ около 15 млрд. т горной массы только одна третья часть
вовлекается в оборот, а используется в производстве около 7%. Большая часть оставшейся массы
скапливается в отвалах. Все более сложной становится проблема утилизации бытового мусора. Огромные
мусорные свалки стали характерным признаком городских окраин. Неслучайно по отношению к нашему
времени иногда применяют термин «мусорная цивилизация». Только в США ежегодно на свалки
выбрасывается 385 млн. т бытового мусора, а в Италии 75 млн. т. В Казахстане ежегодному захоронению
и организованному складированию подлежит в среднем до 90% всех токсичных отходов производства. Эти
отходы содержат мышьяк, свинец, цинк, асбест, фтор, фосфор, марганец, нефтепродукты, радиоактивные
изотопы и отходы гальванического производства. Существенное загрязнение земель происходит за счет
седиментации токсичных веществ от промышленных выбросов в атмосферу. Наибольшую опасность
представляют предприятия цветной и черной металлургии. Зоны загрязнений от них имеют радиусы около
20…50 км, а превышение ПДК достигает 100 и более раз. К основным загрязнителям относятся никель,
свинец, бенз(а)пирен, ртуть и др. Предприятия нефтехимической и химической промышленности
загрязняют почву нефтепродуктами, соединениями тяжелых металлов и др. Опасны выбросы
мусоросжигающих заводов (тетраэтилсвинец, ртуть, диоксины, бенз(а)пирен и т.п.). Выбросы ТЭС
содержат в своем составе бенз(а)пирен, соединения ванадия, радионуклиды, кислоты и другие токсичные
вещества. В настоящее время установлено, что орошаемые почвы бассейна р. Сырдарьи загрязнены
соединениями свинца, меди, кадмия, фтора и бора. Наиболее загрязненными являются почвы Арысь
Туркестанского и правобережной части Шаульдерского бассейнов. Почвы вокруг Караганды загрязнены
ванадием, вокруг Усть-Каменогорска - медью, цинком, вокруг Балхаша - медью и т. д.. Попадающие в
почву химические элементы относятся к разным классам опасности. Попадая в организм человека, они
могут вызвать врожденные уродства, аномалии в физическом и психофизическом развитии. Сильное
загрязнение почв в РК происходит за счет отсутствия необходимого контроля за использованием,
хранением, транспортировкой минеральных удобрений и ядохимикатов. Используемые удобрения, как
правило, не очищены, поэтому вместе с ними в почву попадают многие токсичные химические элементы и
их соединения: мышьяк, кадмий, хром, кобальт, свинец, никель, цинк, селен. Кроме того, избыток азотных
удобрений приводит к насыщению овощей нитратами, что вызывает отравление человека. В настоящее
время существует множество различных ядохимикатов (пестицидов). Только в Казахстане ежегодно
используется более 100 наименований пестицидов (метафос, децис, БИ-58, витовакс, витотиурам и др.),
которые имеют широкий спектр действия, хотя применяются для ограниченного числа культур и
насекомых. Они долго сохраняются в почве и проявляют токсическое действие на все организмы.
Химические вещества, загрязняющие почву, поступают в организм человека по биологическим пищевым
цепочкам и вызывают аллергические заболевания, острые и хронические отравления людей. Описаны
случаи отравления людей и животных, употреблявших фитомассу, выращенную на земельных участках,
содержащих повышенные концентрации некоторых химических веществ. Так, растения, произрастающие
на щелочных почвах (США, Канада, Ирландия) с высоким содержанием селена, могут накапливать его в
количествах до 5000 мг/кг. Высокая концентрация селена в растительных продуктах является причиной
возникновения «щелочной болезни» скота (селеновый токсикоз), отравлений людей и массовой гибели
сельскохозяйственных животных. Наблюдаются случаи хронического и острого отравления людей при
проведении сельскохозяйственных работ на полях, огородах, садах, обработанных пестицидами или
загрязненных химическими веществами, содержащимися в атмосферных выбросах промышленных
предприятий. Так, например, загрязнение почвы фтором за счет промышленных выбросов приводит к
накоплению его в растениях, а затем к развитию флюороза у людей, потребляющих культурные растения,
выращенные на этой почве. При этом отмечается неблагоприятное влияние фтора на функцию
кроветворения, фосфорно-кальциевый обмен, наблюдается возникновение болезней печени, почек и других
нарушений. Кроме того, повышенное содержание фтора в почве приводит к нарушению процессов ее
самоочищения. Поступление в почву ртути, даже в незначительных количествах, оказывает большое
влияние на ее биологические свойства. Так, установлено, что ртуть снижает аммонифицирующую и
нитрифицирующую активность почвы. Повышенное содержание ртути в почве населенных мест
неблагоприятно воздействует на организм человека: наблюдаются частые заболевания нервной и
эндокринной систем, мочеполовых органов, снижение фертильности. Свинец при попадании в почву
угнетает деятельность не только нитрифицирующих бактерий, но и микроорганизмов антагонистов
кишечной и дизентерийной палочек Флекснера и Зонне, удлиняет срок самоочищения почвы. При
повышенном содержании свинца в почве у населения наблюдаются патологические изменения в
деятельности кроветворной и репродуктивной систем, органов внутренней секреции, а также рост случаев
злокачественных новообразований. К микроэлементам, повышенное содержание которых в почве вызывает
также неблагоприятные последствия, относятся бор, ванадий, таллий, вольфрам и др. Находящиеся в почве
химические соединения смываются с ее поверхности в открытые водоемы или поступают в грунтовый
поток воды, тем самым влияя на качественный состав хозяйственно питьевых вод, а также пищевых
продуктов растительного происхождения. Качественный состав и количество химических веществ в этих
продуктах во многом определяется типом почвы и ее химическим составом. Особое гигиеническое
значение почвы связано с опасностью передачи человеку возбудителей различных инфекционных
заболеваний. Несмотря на антагонизм почвенной микрофлоры, в ней длительное время способны
сохраняться жизнеспособными и вирулентными возбудители многих инфекционных заболеваний. В
течение этого времени они могут загрязнять подземные водоисточники и заражать человека. Длительно
сохраняются в почве не только патогенные бактерии, но и вирусы. Это в первую очередь споры патогенных
микроорганизмов: столбнячной палочки, возбудители газовой гангрены, ботулизма и сибирской язвы (20 -
25 лет). Через загрязненную почву передаются возбудители острых инфекционных желудочно-кишечных
заболеваний, лептоспирозы, бруцеллез, туляремия, сибирская язва, туберкулез, гельминтозы,
инфекционный гепатит, энтеровирусные, а также некоторые аденовирусные заболевания. Наиболее
простой путь заражения через руки, загрязненные инфицированной почвой. Описан случай эпидемии
брюшного тифа, охватившей за 36 дней 60% детей в детском саду, инфицированных через загрязненный
песок. Однако чаще встречаются более сложные пути передачи инфекционного начала через почву.
Имеются данные о вспышках тифа, возникших в результате проникновения возбудителей из загрязненной
почвы в грунтовые воды; колодезных эпидемиях брюшного тифа и дизентерии, связанных с загрязнением
почвы. С почвенной пылью могут распространяться возбудители ряда других инфекционных болезней:
микробактерии туберкулеза, вирусы полиомиелита, Коксаки, ЕСНО и др. Почва играет не последнюю роль
и в распространении эпидемий, вызванных гельминтами.
Восточно – Казахстанская область
г. Семей