Биологическое действие

 

В эпоху научно-технической революции деятельность человека приобретает масштаб геоэкологических процессов, приводит к изменению естественных биогеохимических циклов на земле, нарушению экологического равновесия в биосфере, что, в свою очередь, сказывается на самом человеке. Уровень здоровья человека в значительной степени зависит от качества среды его обитания. По мнению многих ученых факторы окружающей среды в 18-20% определяют состояние здоровья человека.

Накопившиеся десятилетиями недостатки в природоохранной деятельности, укоренившийся потребительский подход к природным ресурсам, а также развитие производительных сил без должного учета экологических последствий привели к созданию экологически опасных зон, ухудшению здоровья людей, изменению демографических характеристик (уровню рождаемости, продолжительности жизни, миграции населения), а также нанесению значительного ущерба природе.

Доля влияния загрязнения атмосферного воздуха в формировании заболеваемости системы органов дыхания составляет 20%, системы кровообращения – 9%.

Наиболее высокий индекс загрязнения в городских условиях получен по тяжелым металлам и оксиду углерода. В структуре выбросов наибольшую долю составляют сернистый ангидрид – 35%, твердые вещества (пыль) и оксид углерода – 30%, углерод – 1,2%, оксид азота – 0,9%. [6]

В настоящее время, при стремительном развитии производительных сил и освоении все новых и новых энергетических мощностей, процессы биогеохимической миграции и концентрации веществ в биосфере протекают настолько быстро, что организм человека не успевает приспосабливаться к новым уровням содержания химических элементов в питьевых водах, продуктах питания и воздухе. [8]

Состояние здоровья населения является отражением сложного комплекса явлений в окружающей среде. На процесс его формирования влияет целый ряд биологических, антропогенных, природно-климатических и др. факторов.

В настоящее время в Рязанской области наблюдается стабильная тенденция к росту злокачественных новообразований и смертности населения от них.

Уровень опухолевых заболеваний в области 1,2 раза превышает аналогичный показатель по Российской Федерации.

Вызывает беспокойство выраженный рост показателей распространенности данной патологии среди детей. [7]

 

Кальций

Кальций является важнейшим биогенным элементом, его вредное действие возможно лишь при поступлении в организм в очень больших дозах. В виде пыли или аэрозоля соединения кальция оказывают сильное прижигающее действие на кожу и слизистые оболочки. Особенно опасен СаО, действие, которого состоит в омылении жиров, поглощении из кожи влаги, растворении белков, раздражении тканей. Поражаются также глубокие дыхательные пути и особенно легкие.

Соединения кальция постоянно содержатся в почве и природных водах, а также в животных и растительных организмах. Растения извлекают из почвы кальций в больших количествах, однако, истощение почв в отношении этого элемента наблюдается сравнительно редко.

Жесткие требования по содержанию кальция предъявляются к водам, поскольку в присутствии карбонатов, сульфатов и ряда других анионов кальция образует прочную накипь. [3]

Сульфаты

Сульфаты активно участвуют в сложном круговороте серы. При отсутствии кислорода под действием сульфатредуцирующих бактерий они восстанавливаются до сероводорода и сульфидов, которые в природной воде кислорода снова окисляются до сульфатов.

 Растения и животные извлекают растворенные в воде сульфаты для построения белкового вещества.

 Сульфаты мало токсичны, обладают раздражающим эффектом. Повышенное содержание сульфатов ухудшает органолептические свойства воды и оказывают физиологическое действие на организм человека. При приеме внутрь они действуют как «осмотическое» слабительное, причем токсического эффекта обычно не наблюдается вследствие медленного всасывания и быстрого воздействия.

 Основная часть сульфатов, поступивших на поверхность почвы, удерживается в верхней части почвенного профиля (глубина до 20 см) и содержание их в течение года остается в исходной форме. Растения поглощают малую часть сульфатов, то есть в почве идет процесс накопления сульфатов. [1]

Медь

Медь относится к числу активных микроэлементов, участвующих в процессе фотосинтеза и влияющих на усвоение азота растениями. Недостаток содержания меди в почве отрицательно влияет на синтез белков, жиров и витаминов и способствует бесплодию растительных организмов. Вместе с тем, избыточные концентрации меди оказывают неблагоприятные воздействия на растительные и животные организмы.

Медь и её соединения весьма токсичны для почвенной микрофлоры. Загрязнение субпесчанной почвы медью может привести к угнетению активности нитрифицирующих бактерий. Медь заметно сдерживает минерализацию азота.

Избыток её в почве ведет к развитию хлороза у растений, недостаток снижает урожай и высоту. Соединения меди весьма токсичны для всех представителей водной фауны и флоры. При минимальных концентрациях гибнут пресноводные полипы и пиявки.

В организме человека медь главным образом содержится в виде комплексных органических соединений и играет важную роль в процессах кроветворения. При недостатке меди в организме человека относительно часто встречается рахит. Во вредном действии избытка меди решающую роль, по-видимому, играет реакция Сu (II) с SH-группами ферментов. С колебаниями содержания меди, вступая в реакцию с белками тканей, оказывает резкое раздражение на слизистые оболочки верхних дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта.

При хронической интоксикации медью и её солями возможны функциональные расстройства нервной системы, нарушение функций почек и печени, изъязвление носовой перегородки. [1]

Хром

Хром присутствует во всех растениях, но не доказано, что он является для них эссенциальным элементом. Вероятно, что небольшое количество трехвалентного хрома стимулирует рост растений и процесс фотосинтеза, способствует образованию хлорофилла. [30]

Хром, как и большинство веществ, может всасываться растениями, как через корневую систему, так и через поверхность листьев. Из участков всасывания переносятся небольшие количества хрома, однако хелатированная форма транспортируется через все растение.

Концентрация металла в употребляемых в пищу растениях колеблется от не улавливаемых до 0,19 мг/кг сырой массы.

Вода, содержащая 5 мг/л хрома, вредно влияет на растения; при концентрации 10 мг/л наблюдается хлороз, а при 15 – 50 мг/л металла в воде задерживается рост растений. [1]

Хром так же оказывает влияние и на рыб. Под влиянием хрома может повышаться чувствительность рыбы к инфекциям; высокие концентрации оказывают повреждающее действие на жаберный аппарат и/или накапливаются в различных тканях рыб.

Для человека ингаляция атмосферным воздухом, загрязненного соединениями хрома, может вызвать ряд негативных эффектов. [1]

 

РН

Величина рН – один из важнейших показателей качества воды и почвы.

Концентрация ионов водорода имеет большое значение для химических и биологических процессов, происходящих в природных водах. От величины рН зависит развитие и жизнедеятельность водных растений, устойчивость различных форм миграции элементов, агрессивное действие воды на металл и бетон, токсичность загрязняющих веществ. Величина рН воды также влияет на процессы превращения различных фор биогенных элементов.

Содержание ионов водорода в почве оказывает влияние на жизнедеятельность растений. Протоны входят в состав почвенно-поглощающего комплекса, обуславливая кислотность почвы. Различные группы растений могут существовать только на почвах с определенной кислотностью, поэтому этот показатель используется в сельском хозяйстве. [1]

 

Хлор

Хлор поступает в питьевую воду в виде свободного, для дезинфекции, или при выбросе сточных вод с промышленных предприятий. При большой концентрации в организме способствует угнетению желудочной секреции, уменьшению диуреза, повышению артериального давления и другие нарушения, оказывающиеся особо вредными для больных с заболеваниями сердца и почек. Однако все эти проявления могут возникать лишь при концентрации хлоридов в питьевой воде, превышающий порог их вкусового ощущения. [3]

Хлор отрицательно действует на организм. Он оказывает раздражающее и прижигающее действие, вызывая некроз тканей, а затем первичное токсико-химическое воспаление, к которому может в дальнейшем присоединиться вторичная инфекция. При небольших концентрациях вызывает общее недомогание. При больших дозах поступления в организм появляется сильный кашель, боль и стеснение в груди, одышка, кровохаркание.

Накопление хлора в листьях является одной из причин потери декоративности растений, выращиваемых вдоль автомагистралей городов и вблизи промышленных предприятий. Наиболее устойчивы к действию хлора ива плакучая, тополь канадский, акация белая, вяз гладкий.[1]

Реформирование экономики в России привело к увеличению давления на природную среду в связи с приоритетом принципа получения максимальных прибылей в новых экономических структурах и наращиванию экстенсивных методов природных ресурсов. В этих условиях вопросы охраны окружающей среды и рационального природопользования отодвигаются на второй план из-за резкого ухудшения экономического положения возникновения проблем большей части населения.

Экологический риск постоянно возрастает из-за несовершенства применяемых технологий, износа оборудования, низкой эффективности очистки сооружений.

Сравнительная оценка медико-демографических показателей общественного здоровья, проведенная институтом методом социально-гигиенической паспортизации, характеризует состояние здоровья жителей как неудовлетворительное.

Ретроспективная за последние 50 лет оценка медико-демографической компоненты общественного здоровья проявляет негативные тенденции его формирования:

· население перешло в стадию «высокого уровня демографической старости»;

· сформировался регрессивный тип его возрастной структуры;

· показатели соотношения численности мужчин и женщин в основных репродуктивных возрастах имеют тенденцию к дисбалансу;

· сформировался очень низкий уровень нагрузки населения трудоспособного возраста детьми и высокий – стариками;

· сформировался суженный тип воспроизводства населения, на что указывает динамика коэффициентов рождаемости, фертильности, детности, брутто- и нетто-коэффициентов;

· продолжается естественная убыль населения и усиливается процесс депопуляции.

За последние годы можно выделить следующие основные тенденции в состоянии здоровья и медико-демографических процессах:

· значительный рост отрицательного значения естественного прироста населения, когда умирает больше, чем рождается;

· старение населения, возрастание доли пожилых людей (увеличение смертности населения в трудоспособном возрасте от травм, несчастных случаев и т. д.);

· снижение темпов и уровней рождаемости;

В зависимости от природы и особенностей биологического и химического действия загрязняющих веществ, его длительности и интенсивности, выделяется два типа влияния загрязнения на здоровье:

1. моментальный эффект – все острые кишечные инфекции, а так же вспышки заболеваний бронхоаллергизмами (провоцируется низким качеством питьевой воды, токсическими туманами);

2. отставленный эффект – проявляется через определенное время, по характеру заболеваний делится на две подгруппы:

· специфическое действие – связано с определенными загрязнителями;

· провоцирующее действие – увеличение частоты распространенных заболеваний (хронических); выражается в повышении общей заболеваемости – росте обострения хронических заболеваний, увеличение числа хронических больных, уменьшении сопротивляемости, нарушении адаптации, физического развития и репродуктивной функции.

Уровни содержания ныне контролируемых в атмосферном воздухе и выбросах химических канцерогенов способны вызвать до 1,6 случая дополнительного заболевания злокачественными новообразованиями в год. Среднегодовые уровни исследуемых химических канцерогенов способны вызвать возникновение от 9,2 до 19 случаев злокачественных новообразований при соответственно 34- и 70-летней экспозиции воздействия. Ведущая роль в формировании канцерогенного риска от контролируемых в системе мониторинга веществ, принадлежала бензолу (65,4%), шестивалентному хрому (19,1%), и саже (14,2%). [5]

Таким образом, систематически увеличиваются контакты современного человека с разнообразными неблагоприятными химическими факторами окружающей среды. И хотя способность человека приспосабливаться, поразительна, за последние годы выявлены новые заболевания – генетические, токсикологические, аллергические и другие, распространение которых тесно связано с загрязнением атмосферного воздуха, природных питьевых вод, некоторых продуктов питания и т. д. [8]

Глава 2

Правила отбора проб

 

Отбор проб производится один раз в год в период максимального накопления влагозапаса в снеге – I-II декаде марта

Для отбора снега используются следующие вспомогательные устройства и материалы: снегомер, снегомерная рейка, полиэтиленовые пакеты вместимостью 10-12 куб. дм. или полиэтиленовое ведро с крышкой для проб снега; полиэтиленовая пленка – подкладка под крышку ведра размером 50х50 см.

Проба снега на каждом участке объединяет отдельные керны снега, взятые для определения в нескольких точках. Необходимо выбирать точки отбора так, чтобы пробы приблизительно характеризовали среднюю высоту снежного покрова на данном участке. При высоте покрова более 60 см. количество кернов в пробе не должно быть меньше трех. Каждый керн снега вырезается на полную глубину снежного покрова. Следует избегать захвата снегомером частиц грунта. Перед ссыпанием снега в полиэтиленовое ведро или пакет необходимо тщательно очистить снежный конец снегомера и снежный керн от грунта и растительных включений. Разрешается уплотнение снега в ведре или пакете руками через полиэтиленовую пленку.

При отборе на участке фиксируются следующие данные: место отбора пробы (название участка), средняя высота снега, количество кернов, наличие или отсутствие проталин или оголенных участков вблизи места отбора пробы.

К предварительной обработке предъявляют следующие основные требования: растапливанию и фильтрованию подлежит весь объем пробы, выполнение операции фильтрования следует проводить непосредственно в момент растапливания снега, так как при хранении талой воды в течении 4-5 часов на стенках сосуда, у поверхности, образуется несмываемая жирная пленка углеводородных соединений, захватывающая часть тонкодисперсной фракции твердых частиц, что приводит к непригодности пробы для анализа на углеводородные соединения и искажает истинное содержание в пробе других ингредиентов. Фильтр должен плотно прилегать к стенке воронки, во время фильтрования к нему прикасаться нельзя. Во избежание повреждения фильтра следует предохранять его от попадания комков нерастаявшего снега.

Для растапливания снег переносят в стаканы, при этом из него пинцетом выбирают и отбрасывают веточки, листья, хвою, траву и другие растительные остатки. Выбирать их с поверхности фильтра нельзя. Крупные одиночные растительные включения следует извлечь из талой воды в стакане, так как они не являются составной частью антропогенного загрязнения. Растапливание снега производится при комнатной температуре. Для ускорения процесса первые порции снега в стаканах можно слегка подогреть на водяной бане при температуре не выше 40 градусов. После образования первой порции воды форсировать растапливание снега не следует, поскольку процесс фильтрации обычно идет медленнее, чем тает снег при комнатной температуре.

По мере накопления талой воды в стаканах ее сливают на фильтр. При этом необходимо следить, чтобы воронка была заполнена водой не более чем на ¾ высоты. Заполнение ее до краев и переливание недопустимы. При сливе воды следует придерживать снежный ком в стакане ложкой или стеклянной палочкой.

Фильтрованную воду разливают в полиэтиленовые бутылки и в таком виде талая вода готова к анализу.

Глава 3

Методы определения

Кальций

 

Метод основан на способности ионов кальция образовать с трилоном Б малодиссоциированное устойчивое (при рН 12-13) соединение типа:

Ионы кальция с индикатором мурексид образует комплекс красного цвета:

Далее титруют трилоном Б до окраски свободного индикатора:

Ход определения

100 мл воды отмеривают в коническую колбу пипеткой, добавляют 2 мл 4 н. раствора гидроксида натрия и 10-15 мг сухого индикатора мурексид. Пробу титруют трилоном Б при перемешивании до перехода окраски из красной в фиолетовую. Содержание ионов Са в мг – экв/л находят по формуле:

 

Сх=С*n/V1000, где

 

с – концентрация раствора трилоном Б;

n – объем раствора трилона Б, пошедшего на титрования пробы, мл;

V – объем пробы, взятый для определения, мл.