Источники и характер загрязнения почв в регионах естественных искусственных (антропогенных) биогеохимических провинций Казахстана

Дисциплина «Окружающая среда и здоровье». Основные понятия, предмет, цель, задачи, объекты, изучения.

Как я понял из теста медицинская экология и санитарная экология это и есть окружающая среда и здоровье человека. (КЭП)

В последние годы от глобальной экологи и отделилась экология медицинская бурно развивающееся это междисциплинарное научное направление. Она включает как философию, так и медико-биологические науки (гигиену, генетику, физиологию, патологию и др.), общественные науки (демографию, социологию), географические науки (медицинскую и социальную географии).

Ядром медицинской экологии является гигиена, закономерности влияния факторов окружающей среды на состояние здоровья населения и разрабатывающая гигиенические нормативы, правила и мероприятия, без которых невозможно провести медико-экологическую оценку регионов с повышенной антропогенной нагрузкой. Медицинская экология включает в себя генетику, т.к. реакция организма зависит не только от биологической активности и дозы экологического фактора, но также от генетического кода. Включает физиологию, изучающую жизнь живых организмов взаимоотношения с окружающей средой. Еще в 1883 году физиолог И.М.Сеченов говорил: без внешней среды, поддерживающей его существование, невозможен». В настоящее время в экологически неблагополучных регионах появились экологически зависимые заболевания или общеизвестные патологии, но протекающие антично. Изучением клиники, патогенеза и диагностики указанных заболеваний лечения больных, страдающих ими занимается так называемая экологическая патология (экопатология) новая ветвь медицинской экологии. Поэтому медицинская экология не может обойтись без патологии.

Для более полной оценки состояния здоровья населения в экологически неблагоприятных регионах конечно, необходим научный некоторых демотических показателей (рождаемость, смертность, прирост населения и др.), данных социологического опроса и знание географических наук. В самом общем виде медицинская экология — этонаука, изучающая взаимодействие человека как биологического и социального существа со сложным многокомпонентным окружающим миром, с постоянно осложняющейся динамической средой обитания.

Почему медицинскую экологию мы выделяем из общей экологии? Чтобы в этом разобраться нам необходимо остановиться на трех общебиологических положениях на которых базируется экология, как биологическая дисциплина, к которым мы относим:

1. Вопрос о взаимоотношениях организма и среды.

2. Проблемы адаптации.

З. Понятие о виде.

Указанные проблемы экологии органически входят в общебиологический фундамент медицины. Основной экологический закон биологии - закон «единства организма и среды» - распространяется и на человека. Отличием организма и среды медицинской экологии от общей экологии, как биологической дисциплины является то, что действие закона «единства организма и среды» человек может ограничивать своей разумной трудовой деятельностью.

Например: Человек создает для себя благоприятный микроклимат в жилищах и производственных помещениях, этим он ограничивает влияние неблагоприятных химических, биологических и физических факторов. Для человека характерен:

- искусственный иммунитет - этим он регулирует процессы адаптации;

- рациональное и сбалансированное питание в зависимости от факторов окружающей среды (жаркий и холодный климат, или цеха), питание в зависимости от тяжести труда.

Вот таким образом человек ограничивает действия закона «единства организма и среды». Но подавить полностью действие закона невозможно, ибо он распространяется на человека как на

биологический организм.

Одним из перспективных направлений медицинской экологии в настоящее время является санитарная экология, формирующаяся на базе фундаментальных наук гигиены и экологии. Предметом санитарной экологии является учение о системе ”здоровый человек (популяция)- окружающая среда”. Следовательно, санитарная экология должна устанавливать причинно следственные связи между здоровьем и качеством окружающей среды.

Главная задача санитарной экологии — это сохранение и укрепление здоровья здорового человека через обеспечение рационального природопользования и охраны природы, что достигается:

1. созданием оптимальных условий для усиления действия благоприятных факторов (например, инсоляция, озонирование, ионизация, достаточное содержание кислорода в воздушной среде, озеленение селитебной зоны города и др.).

2. ограничение действия многочисленных вредных и опасных факторов окружающей среды, решение которых можно успешно осуществлять санитарным экологам только во взаимодействии со специалистами Госстроя, Госгидромета, Минэкологии, соответствующими службами заинтересованных министерств и ведомств в рамках государственного санитарного надзора и экологической экспертизы.

 

Учение о биосфере. Становление о биосфере. Роль выдающихся ученых а изучении биосферы: В. В. Докучаева, К. А. Тимирязева, Р. И. Вавилова, В. И. Вернадского, В. Н. Сукачева, А. П. Виноградова и др.

Биосфера, согласно учению академика В.И. Вернадского, представляет собой наружную оболочку Земли, включающую все живое вещество и область его распространения (среду обитания). Верхняя граница биосферы — защитный озоновый слой в атмосфере на высоте 20—25 км, выше которого жизнь невозможна ввиду воздействия ультрафиолетового излучения. Нижней границей биосферы являются: литосфера до глубины 3—5 км и гидросфера до глубины 11—12 км (рис. 1.3).

Компоненты биосферы: атмосфера, гидросфера, литосфера — выполняют важнейшие функции по обеспечению жизни на Земле.

Биосфера возникла около 4,5 млрд лет назад и прошла несколько этапов эволюционного развития: от первоначального круговорота органического вещества к биологическому круговороту — непрерывному обмену веществом и энергией между живыми организмами и окружающей средой в течение всей жизни организмов и после их смерти.

Важнейшими компонентами биосферы являются:

• живое вещество (растения, животные, микроорганизмы);

• биогенное вещество органического происхождения (уголь, торф, почвенный гумус, нефть, мел, известняк и др.);

• косное вещество (горные породы неорганического происхождения);

• биокосное вещество (продукты распада и переработки горных пород живыми организмами).

По В.И. Вернадскому, живое вещество является носителем свободной энергии биосферы и связано с неживым веществом биогенной миграцией атомов. Биомасса сухого вещества живых организмов Земли, включающих около 500 тыс. видов растений и 1,5 млн видов животных, чрезвычайно велика и составляет, примерно, 2,4232*1012 т. Ежегодный прирост живого вещества на Земле составляет около 8,8*1011 т. Через эти живые организмы прошло большое количество элементов верхней части литосферы, атмосферы и гидросферы.

Важным во взаимоотношениях организмов является пищевой — трофический фактор (от греч. trophe— пища). Первичное органическое вещество создают зеленые растения {продуценты — производители), используя солнечную энергию. Они потребляют углекислый газ, воду, соли и выделяют кислород.

Потребителей (консументов) можно разделит на два порядка:

I — организмы, питающиеся растительной пищей;

II — организмы, питающиеся животной пищей.

Редуценты (восстановители) — организмы, питающиеся разлагающимися организмами, бактерии и грибы. Здесь особенно велика роль микроорганизмов, до конца разрушающих органические остатки и превращающих их в конечные продукты (минеральные соли, углекислый газ, воду, простейшие органические вещества), поступающие в почву и вновь потребляемые растениями.

Все животные и растения избирательны к составу пищи в зависимости от необходимости в тех или иных минеральных элементах. Животные и растения — необходимые факторы среды по отношению к другим животным и растениям, они взаимно необходимы.

Любой организм приспособлен к существованию в достаточно узких пределах изменения условий окружающей среды, причем выход параметров среды за сложившиеся границы влечет за собой угнетение жизнедеятельности данного вида или его гибель. Границы распространения организма (ареал) обусловлены соблюдением необходимых требований данного организма к условиям (факторам) среды. Каждый вид занимает то место, которое обусловлено его требованиями к территории, пище, воспроизводству и другими функциями организма. Эта совокупность параметров среды для обитания вида, место, занимаемое им в биосфере, называется экологической нишей. Все факторы в экологической нише взаимосвязаны: изменение одного из них влечет за собой изменение других.

Способность живых организмов адаптироваться к факторам среды характеризуется экологической валентностью, илипластичностью.

Живые организмы находятся в постоянном взаимодействии с окружающей средой, состоящей из множества меняющихся во времени и пространстве явлений, условий, элементов, называемых экологическими факторами среды. Это любые условия окружающей среды, оказывающие длительное или кратковременное влияние на живые организмы, реагирующие на эти влияния приспособительными реакциями. Они делятся на абиотические (факторы неживой природы) и биотические (факторы живой природы). Принятый сегодня вариант классификации экологических факторов среды представлен в табл. 1.2.

Таблица 1.2
Классификация экологических факторов среды

Абиотические	Биотические
Климатические: свет, температура, влага, движение воздуха, давление	Фитогенные: растительные организмы
Эдафогенные («эдафос» — почва): механический состав, влагоемкость, воздухопроницаемость, плотность	Зоогенные: животные
Орографические: рельеф, высота над уровнем моря, экспозиция склона	Микробиогенные: вирусы, простейшие, бактерии, риккетсии
Химические: газовый состав воздуха, солевой состав воды, концентрация, кислотность и состав почвенных растворов	Антропогенные: деятельность человека (в том числе строительная)

 

Характеристики основных абиотических факторов, которые необходимо учитывать при реставрации памятников архитектуры, приведены в Приложении 1.1. Это состав атмосферы; соотношение баллов 12-ти бальной сейсмической шкалы с магнитудой землетрясений; сейсмическая шкала; шкала силы ветра.

Биотические экологические факторы определяют взаимоотношения организмов. Указанные факторы в этом случае называют трофическими, т.е. пищевыми.

Экологические факторы под действием вновь полученных химических веществ, которых нет в природе, и техногенных компонентов, созданных человеком, сильно изменены. Появляются вещества-загрязнители, что приводит к нарушению сапрофитного (поддерживающего равновесие в экосистеме) взаимодействия в природной среде. Это часто сопровождается гибелью животных, растений, приводит к нарушению функций, гибели всего живого и опустыниванию земли. Преобладающими видами в микробиоте становятся патогенные микроорганизмы, которые можно отнести к биологическим загрязнителям. Негативно изменяется состав атмосферы, повышается агрессивность подземных и грунтовых вод. На планете наблюдаются потепление, нарушение озонового слоя, учащаются кислотные дожди.

Все перечисленные факторы оказывают влияние не только на живые организмы (в том числе и человека), но и на памятники, и неучет даже одного из них может сказаться на качестве реставрации и даже привести к гибели памятника.

Живые организмы в природе существуют в виде популяций — исторически сложившихся естественных совокупностей особей данного вида, связанных взаимоотношениями и адаптацией в условиях определенного района или иного места обитания (биотопа). В естественных природных условиях численность и плотность популяции неслучайны, они определяются регулирующими (управляющими) экологическими факторами. Способность среды поддерживать нормальную жизнедеятельность организма или популяции называется емкостью экосистемы.

Экологическая система (экосистема) — это совокупность взаимосвязанных и взаимозависимых совместно обитающих различных видов организмов и условий их существования. В экосистеме связаны биоценоз (сообщество совместно живущих организмов) и биотоп (среда обитания). Основные типы природных экосистем на Земном шаре перечислены на рис. 1.4.

Академик В.Н. Сукачев предложил понятие биогеоценоз (от греч. биос — жизнь, Гея — Земля, ценоз — общий) — природная система живых организмов и окружающей их абиотической среды, связанная обменом — веществами, энергией и информацией. Сейчас термины «экосистема» и «биогеоценоз» принято считать практически синонимами.

В состав биогеоценоза входят:

• растительный компонент (фитоценоз);

• животный компонент (зооценоз);

• микроорганизмы (микробиоценоз);

• почва и почвенно-грунтовые воды, во взаимодействии с растительным, животным компонентами и микроорганизмами образующие эдафотоп;

• атмосфера, которая, взаимодействуя с другими компонентами, образует климатоп;

• неживая природа, представляющая собой косное вещество — экотоп.

Таким образом, биогеоценоз — пространственно обособленная, целостная элементарная единица биосферы, все компоненты которой тесно связаны между собой. Основными компонентами биогеоценоза являются три группы организмов — растения, животные и микробы, с помощью которых вещества движутся от одного компонента к другому, отражая известную общую закономерность круговорота веществ в природе.

Экологические компоненты биогеоценоза (или ландшафта, или средообразующие компоненты) в экологии рассматриваются как основные материально-энергетические составляющие экологических систем. К ним, по Н.Ф. Реймерсу (рис 1.5.), относятся: энергия, газовый состав (атмосфера), вода (жидкая составляющая), почвосубстрат, автотрофы-продуценты (растения) и организмы — гетеротрофы (консументы и редуценты). Сегодня к этому перечню экологических компонентов прибавляют информацию.

 

Прогностическая оценка загрязнения окружающей среды и показателей здоровья населения. Понятие о здоровье населения. Понятие о прогнозе, его виды. Гигиенический прогноз. Принципы прогноза.

Существует ряд вариантов определения понятия прогноза. Как считает И.М. Макаров (1980) «прогноз - это научно обоснованное суждение о возможных состояниях объекта в будущем или об альтернативных путях и сроках достижения этих состояний”. В 1972г. академик Г.И. Сидоренко предложил теорию гигиенического прогноза суть, которой заключается в определении свойств и состояния объектов в будущем. Под этим следует понимать прогнозирование свойств (качества) окружающей среды и состояния здоровья населения в будущем с учетом их настоящего статуса. В зависимости от поставленных задач, прогнозирование можно подразделить на 4 типа. Например, по времени прогнозирования
прогнозы могут быть:
1. Оперативными (текущими).

2. Краткосрочными (чаще всего годовыми).

З. Среднесрочными (3-5 лет).

4. Долгосрочными (10 лет и более).

Последние два типа прогнозов относятся к перспективным. Прогнозирование состояния здоровья населения в зависимости от качества окружающей среды включает в себя два основных этапа:

1. Прогноз состояния среды.

2. Прогноз состояния здоровья.

Существуют различные методы осуществления прогнозных исследований, однако, в любом случае необходим сбор первичного материала достаточного для решения стоящей перед исследователем задачи. Чаще всего для этого в каком-либо населенном пункте выбирают две зоны наблюдения - опытную (с наиболее загрязненной средой) и контрольную (с наиболее чистой). В современных условиях данные о состоянии здоровья населения можно получить из следующих источников информации:

1. Официальные отчеты лечебно-профилактических учреждении и органов здравоохранения, социального обеспечения, статистики, загсов.

2. Исследования, имеющиеся в лечебно-профилактических учреждениях по выделенным зонам наблюдения (опытной и контрольном). 3. Ретроспективное изучение в зонах по учетным документам лечебно-профилактических учреждений 4. Данные врачебных осмотров. 5. Данные анкетирования. 6. Данные лабораторных и инструментальных исследований. После получения всесторонней информации за необходимое количество лет о показателях здоровья населения двух зон наблюдения следует дать погодовую интегральную оценку здоровья, обобщив все параметры. Для этого обычно проводят два вида концептуальный (качественный) и статистический анализа: (количественный). Результатом - качественного анализа здоровья - является изучаемого населения на группы здоровья, количественные -
обобщенный показатель здоровья (например -индекс здоровья и т.д.). Вслед за этим, располагая необходимыми сведениями, можно провести математическое моделирование по установлению зависимости между качеством окружающей среды и здоровьем населения в обоих районах наблюдения. Существует несколько классификаций населения по группам здоровья. Так, по результатам исследований Всесоюзного НИИ социальной гигиены и организации
здравоохранения им. Н.А.Семашко и Всесоюзного НИИ гигиены детей и подростков предложена классификация, являющаяся в настоящее время общепризнанной для всех возрастных групп
населения. Она включает 5 групп здоровья:
I- здоровые, не имеющие функциональных отклонений; II - здоровые с некоторыми функциональными отклонениями; III - хронические больные в стадии компенсации; IV - хронические больные в стадии субкомпенсации; V - хронические больные в стадии декомпенсации. Рассчитав удельный вес указанных пяти групп в изучаемых районах, можно судить лишь о качественном состоянии здоровья населения. Кроме того, приведенная классификация характеризует здоровье с чисто врачебных позиций, не отражая, например, социальную дееспособность. Поэтому для количественной оценки здоровья следует использовать обобщенные индексы здоровья и другие его параметры. К сожалению, несмотря на обилие

комплексных показателей здоровья, они до сих пор не нашли широкого практического применения. Поэтому чаще всего исследователи используют комплекс различных медицинских показателей (нозологических, биохимических, физиологических и др.), что особенно эффективно при наличии региональных нормативов. При их отсутствии приходится ограничиваться сопоставлением результатов анализа в зонах наблюдения, что, естественно снижает ценность полученных данных.

 

Источники и характер загрязнения почв в регионах естественных искусственных (антропогенных) биогеохимических провинций Казахстана.

Биогеохимические провинции на территории Казахстана.

На огромной территории Казахстана в настоящее время выявлены и имеют места как природные, так и техногенные биогеохимические провинции. Об уровне промышленного потенциала Казахстана можно судить по тому, что он в республике добывается 9096 тонн титана, магния, желтого фосфора, хрома, 7096- цинка, свыше 6096 - свинца. В республике разрабатываются богатые месторождения железной (Кустанайская обл.), цветных металлов (Восточно- руды Казахстанская, Жезказганская), угля (Карагандинская, Павлодарская), фосфора (Южно-Казахстанская, Джамбулаская) нефти (Атырауская, Мангистауская, ЗКО).

Перенасыщенность добывающей и перерабатывающей промышленности, отставание в технологиях производства привели к резкому ухудшению состояния окружающей среды и здоровья населения, а в ряде случаев к экологическим изменениям, формированию биогеохимических провинций. Так, Восточно- Казахстанский промышленный комплекс включает в себя предприятия цветной металлургии и горнорудной промышленности. Усть-Каменогорский свинцово-цинковый комбинат расположен практически в центре города. В Лениногорске в условиях плохого проветривания также размещен крупный полиметаллический комбинат. Загрязнение объектов окружающей среды тяжелыми металлами достигло в атом регионе уровней, опасных для здоровья населения, и в первую очередь свинцом, пинком, кадмием, которые накапливаются в организме людей в повышенных количествах.

Сложная ситуация складывается и в Южном Казахстане. Окружающая среда г. Шымкента загрязняется выбросами свинцового и фосфорного заводов, г. Тараза - фосфорных и суперфосфатного, которые содержат соединения фтора и фосфора, оседающие на почву далеко за пределами источников загрязнения. И не случайно здесь отмечены случаи флюороза у скота. В Актюбинске заводы ферросплавов, хромовых соединений и ТЭЦ выбрасывают в атмосферу большое количество хрома и бора, а в г. Алге фтористого водорода. Развитие Чилисайского месторождения фосфоритов в этом регионе создает дополнительные экологические трудности.

В центральном Казахстане актуальна проблема загрязнения ртутью атмосферного воздуха г. Темиртау, воды и донных отложений реки Нуры (на уровне мг/кг, когда ПДК в воде равна 0,0005 мг), а также продуктов растениеводства и животноводства в её бассейне. Причиной тому стало применение ртути в технологическом процессе получения синтетического каучука. Ртуть применяется там в качестве катализатора при получении ацетальдегида.

Общественность Казахстана продолжает экологическая ситуация вокруг Семипалатинского ядерного полигона. И хотя, по официальным данным, радиационная обстановка там сейчас не вызывает опасений, однако последствия влияния ионизирующей радиации еще имеют место. Бурное развитие угольной промышленности и энергетики в Павлодаро-Экибастузском топливно-энергетическом комплексе, работающем на буром угле с зольностью до 45%, всерьез обострило там экологическую обстановку.

За последние 5-7 лет в ряде регионов республики интенсивно развивается нефтегазодобывающая промышленность, что привело кухудшению там экологической ситуации. Так, атмосферный воздух в опасных для жизни людей концентрациях загрязняется выбросами газа, особенно при его сжигании. Вода подземных и поверхностных источников имеет высокую минерализацию и дополнительно загрязняется нефтепродуктами. В почве и сельскохозяйственных продуктах, растениях обнаруживаются повышенные концентрации химических веществ - ванадия, бария и др. Возникла антропогенная биогеохимическая провинция в радиусе до 20 км. Многие Казахстанские города оказались заложниками губительного воздействия не только крупных промышленных комплексов, но и автотранспорта. Помимо названных веществ, атмосферный воздух населенных пунктов загрязняется продуктами сгорания угля, мазута, иногда сырой нефтью. При этом в окружающую среду выделяются такие токсичные металлы, как стронций, барий, свинец, мышьяк, ванадий, кобальт, бериллий; при сжигании мазута и нефти --- ванадий. На территории Восточного Казахстана площадь искусственной провинции с избыточным содержанием свинца, цинка и меди превышает 30 тыс.кв.км. В пределах зоны площадью 4 тыс. кв. км, содержание свинца в полотном слое составляет 50 мг/кг почвы. С повышенным содержанием цинка и меди в почвах, растениях и продуктах питания человека и животных, имеют площадь около 4,5 тыс. кв. км каждая. На юге Казахстана в 10жно-Казахстанской и Жамбулскойобластях, в Жезказганской, Мангыстауской и Западно-Казахстанскойобластях загрязнение почвы выбросами промышленных предприятий тоже весьма значительно.