Наиболее значимые источники экотоксикантов

Тема 7. Химическое загрязнение окружающей среды

В начале 60-х годов нашего столетия человечество впервые стало осознавать серьезность встающих перед ним экологических проблем и хрупкость самого существования жизни на планете Земля. Реальностью стали глобальное потепление климата, возникновение озоновых дыр над полюсами, убиквитарное (повсеместное) распространение токсикантов и загрязнение воды, воздуха, почв, продуктов питания вредными химическими веществами, вымирание многих видов растений и животных, снижение биоразнообразия в результате деятельности растущего народонаселения планеты. Загрязнение природной среды газообразными, жидкими и твердыми веществами и отходами производства, вызывающее деградацию среды обитания и наносящее ущерб здоровью населения, остается наиболее острой экологической проблемой, имеющей приоритетное социальное и экономическое значение.

Химическое загрязнение– один из старейших видов загрязнения окружающей среды.

Загрязнение - поступление в окружающую среду вещества и (или) энергии, свойства, местоположение или количество которых оказывают негативное воздействие на окружающую среду (ФЗ № 7 «Об охране окружающей среды»).

Загрязняющее вещество - вещество или смесь веществ, количество и (или) концентрация которых превышают установленные для химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и микроорганизмов нормативы и оказывают негативное воздействие на окружающую среду (ФЗ № 7 «Об охране окружающей среды»);

В экологическом аспекте (ГОСТ 12.1.007-76 «Классификация вредных веществ и общие требования безопасности») любые загрязняющие вещества являются чужеродным комплексом в экосистеме, и их принято подразделять на четыре класса опасности:

· I - чрезвычайно опасные (суперэкотоксканты)(3,4-бенз(а)пирен, ртуть, свинец, озон, фосген),

· II – высоко опасные (экотоксиканты) (оксиды азота, бензол, йод, марганец, медь, сероводород, едкие щелочи, хлор),

· III - умеренно опасные (экотоксиканты) (ацетон, ксилол, сернистый ангидрид, метиловый спирт) и

· IV – малоопасные (ксенобиотики) (аммиак, бензин, скипидар, этиловый спирт, оксид углерода). Ксенобиотики — посторонние, токсичные, потенциально опасные вещества антропогенного происхождения.

Влияние хозяйственной деятельности на окружающую среду характеризуется производством большого количества загрязняющих веществ, отходов и другими факторами, которые приводят к изменению естественных ландшафтов, загрязнению атмосферы и природных водных объектов. Непрерывное увеличение промышленного производства химических веществ и расширение их ассортимента, неизбежно влекут за собой усиление вызываемой ими экологической нагрузки. Превышение порогов надежности экологических систем под действием экстремальных факторов антропогенного происхождения может являться причиной существенных изменений условий существования и функционирования биогеоценозов.

Сегодня, когда скорость увеличения вредного воздействия средовых факторов и интенсивность их влияния уже выходит за пределы биологической приспособляемости экосистем к изменениям среды обитания и создает прямую угрозу жизни и здоровью населения, всестороннее изучение экотоксикантов и разработка мер борьбы с их распространением и повреждающим действием являются актуальной проблемой всемирного значения.

Экологическая токсикология (экотоксикология) — раздел токсикологии, изучающий эффекты воздействия токсичных веществ на экосистемы и их круговорот в биосфере, в особенности в пищевых цепях.

Изучает источники поступления токсикантов в природные биосистемы, токсические эффекты действия химических веществ на живые организмы, устойчивость и функционирование биосистем надорганизменного уровня в условиях токсического загрязнения.

Экотоксиканты – это экологически опасные факторы химической природы, которые способны долгое время сохраняться, мигрировать и накапливаться в ее биотических и абиотических компонентах. В концентрациях, превышающих естественный природный уровень, экотоксиканты оказывают токсическое воздействие, как на окружающую среду, так и на здоровье человека.

Сегодня при изучении экотоксикантов большое внимание уделяется особенностям их кинетики, метаболизма, биотрансформации, кумуляции и концентрации; движению по пищевым цепочкам; переносу и переходам из одной среды в другую; возможностям превращений во вторичные загрязнители; их влиянию на различные организмы, входящие в экосистемы.

К экотоксикантам, имеющим приоритетное значение по степени опасности для окружающей среды и здоровья человека, из неорганических относятся тяжелые металлы, а из органических – нефть и нефтепродукты, полихлорированные и полициклические ароматические углеводороды. Особую опасность для человека представляют собой стойкие экотоксиканты диоксины, которые приводят к развитию диоксиновой патологии.

Наиболее значимые источники экотоксикантов

1. воздействие ракетно-космической техники (в районах падения отделяющихся частей ракет-носителей скапливается большое количество токсичного гептила, который загрязняет почву, поверхностные и грунтовые воды);

2. воздействие воздушных судов гражданской авиации (негативные эффекты на уровне озонового слоя, загрязнение атмосферы веществами, образующимися в процессе сгорания топлива);

3. воздействие транспорта (загрязнение токсичными веществами отработавших газов транспортных двигателей, выбросы в атмосферу "нетрадиционных" веществ: канцерогенных (бензол, формальдегид, бензапирен, ацетальдегид и др.) и вызывающих различные заболевания (толуол, ксилолы, 1,3-бутадиен, тяжелые металлы и др.), слив сточных вод от стационарных источников, образование твердых отходов);

4. десятки миллиардов тонн твердых отходов производства и потребления, среди которых определенную долю составляют экологически опасные токсичные промышленные отходы разных классов опасности:

I класс – отходы гальванических производств, ртуть, хлорорганика, хром шестивалентный и др.

II класс – кубовые остатки, нефтепродукты, мышьяк, серная кислота и др.

III класс – нефтешламы, медь, свинец, цинк и др.

5. объекты сельскохозяйственного производства (базы средств химизации, взлетно-посадочные полосы, склады минеральных удобрений, навозохранилища, животноводческие комплексы и т. д., где наблюдается повышенное содержание нитратов и других экотоксикантов, в том числе запрещенные и пришедшие в негодность пестициды);

6. горная, угледобывающая и лесоперерабатывающая промышленность (твердые отходы, рудные терриконы, химические средства обработки древесины);

7. нефтедобывающая промышленность (нефтешламы);

8. захламление территорий в окрестностях городов и населенных пунктов, придорожных участков, стоянок автотранспорта производственными отходами, строительным и бытовым мусором;

9. тепловые электростанции, работающие на твердом топливе (токсичные золошлаки);

10. городские свалки, полигоны для твердых бытовых отходов (экотоксиканты, образующиеся гниения и сжигания);

11. накопление отходов производства и потребления от предприятий железнодорожного транспорта;

12. осадки от водопроводных и канализационных станций очистки вод.

CO. Оксид углерода.

Оксид углерода (угарный газ — СО) — бесцветный, лишенный запаха газ. Конкурирует с кислородом при связывании с. гемоглобином. Оксид углерода:

• способствует образованию карбоксигемоглобина (НЬСО), что ведет к нарушению транспорта кислорода к тканям;

• вызывает цитотоксическое действие путем торможения активности цитохромоксидазы;

• снижает кислородную емкость пула миоглобина;

• тормозит активность других гемсодержащих ферментов — каталазы, пероксидазы, что усиливает цитотоксический эффект.

Оксид углерода обладает в 300 раз большим сродством к гемоглобину, чем кислород. Поэтому даже небольшие его концентрации способны оказывать воздействие на человека. Средний период полураспада НЬСО — 320 мин. Повышение парциального давления на одну сотую процента во вдыхаемом воздухе уменьшает этот показатель до 80 мин. Эмбриональный гемоглобин связывает оксид углерода с большей эффективностью, чем гемоглобин матери. При этом уровень эмбрионального карбоксигемоглобина снижается намного медленнее, чем у матери, что может объяснять случайную внутриутробную смерть плода.

Наибольшие концентрации оксида углерода формируются в больших городах, особенно вдоль дорог с интенсивным движением. Симптомы воздействия зависят от концентрации карбоксигемоглобина в крови. При пребывании в среде с 500 ppm СО в течение 1 ч происходит 20%-е насыщение гемоглобина крови. Концентрации в 1500 ppm представляют опасность для жизни. При содержании СО во вдыхаемом воздухе, которое составляет лишь 1/3000 часть содержания О (т.е. 0,07 % СО в воздухе), уже 50% гемоглобина превращается в НЬСО. Согласно нормам, принятым в ряде стран мира, уровни оксида углерода не должны превышать 9 ppm (усредненные по 8-часовому интервалу) и 20 ppm в пиковый период.

При 20%-м насыщении гемоглобина у здорового человека наблюдаются головная боль, слабые поведенческие изменения, понижение работоспособности, снижение памяти. В диапазоне 20—50% отмечаются сильная головная боль, тошнота, слабость и психические нарушения; выше 50% имеет место потеря сознания с угнетением сердечного и дыхательного центра, аритмия и падение артериального давления в результате расширения периферических сосудов.

Наиболее чувствительны к оксиду углерода лица с заболеваниями мозговых, коронарных и периферических сосудов. Например, боли в сердце, вызываемые умеренной физической нагрузкой у таких больных, усиливаются при концентрации оксида углерода в крови 2,5—3%.

У курильщиков уровень эндогенного насыщения гемоглобина оксидом углерода составляет приблизительно 5— 15% и, следовательно, симптомы отравления у них могут развиваться быстрее, чем у некурящих. У курящих матерей этот токсикант легко проникает через плаценту и индуцирует нейротоксическое воздействие на мозг плода, что может проявляться в последующей патологии у новорожденных.

Оксид азота (N0)

— газ, не имеющий запаха. Его воздействие ведет к метгемоглобинообразованию, агрегации тромбоцитов и вазодилятации.