Источники загрязнения окружающей среды антропогенными химическими факторами.

Химические экологически опасные факторы включают загрязняющие вещества природного происхождения, превышающие природный фон, а также искусственно созданные вещества.

Выделяют антропогенные факторы прямого действия, связанные с непосредственным воздействием человека на окружающую природную среду при охоте, вырубке лесов, мелиорации и других видах деятельности, и антропотехногенные, или факторы косвенного влияния, действие которых проявляется в процессе урбанизации территорий, промышленного производства и загрязнения отходами окружающей среды.

Важным обстоятельством, сопутствующим загрязнению природной среды антропотехногенными токсическими химическими веществами, является эффект биоаккумуляции - увеличения концентрации загрязнителей в живых организмах на каждом последующем уровне трофической цепи. Это явление связано со способностью организмов накапливать многие химические вещества в составе своей биомассы, которая служит пищей организмам более высокою трофического уровня. При этом происходит увеличение концентрации загрязнителей в биомассе этих организмов.

Все живые организмы, населяющие биосферу, обладают весьма широким спектром защитных механизмов, позволяющих ослабить неблагоприятное воздействие факторов окружающей среды. Однако эти адаптационные механизмы не способны противодействовать новым негативным факторам, быстро возникающим в результате промышленной деятельности, что отрицательно сказывается как на функционировании природных экосистем, так и на здоровье населения.

На протяжении веков, в процессе своей деятельности человек существенно преобразовал естественные природные комплексы на значительных территориях, изменил условия жизни и способствовал расширению ареалов многих видов растений и животных.

Известно, что только 10 % добываемого сырья превращается в готовую продукцию, а остальное составляют отходы, загрязняющие природную среду.

Доля антропогенного выброса загрязняющих веществ продолжает увеличиваться, причем источником наиболее опасных загрязняющих химических веществ почти на 100 % является производство. Существует несколько параметров используемых при оценке степени опасности того или иного вредного химического соединения, в том числе:

- абсолютная токсичность соединения (устанавливаемая в специальных экспериментах на лабораторных животных);

- минимально действующие - «пороговые» - концентрации вещества, делающие его опасным;

- воздействие на молекулярном уровне, вызывающее мутации или хромосомные изменения (тератогенность);

- канцерогенность - стимуляция образования раковых опухолей;

- способность вызывать то или иное заболевание организма (человека, животного или растения);

- степень химической устойчивости, скорость, выведения из организма;

- возможность накопления в биологической системе (биоаккумуляция);

- широта распространения в биосфере, возможность трансграничных переносов.

Если химическое соединение обладает хотя бы одним из перечисленных параметров, то его относят к классу химически опасных соединений. Если же соединение обладает всеми этими параметрами, определяющими степень его опасности, то оно относится к классу особо опасных. Такие соединения чаще всего бывают органического происхождения. Они легко встраиваются в любые биологические структуры и очень медленно выводятся из организма.

К настоящему времени эксперты из Глобального экологического Фонда выделили 64 чрезвычайно опасных химических соединения, в том числе 12 стойких органических загрязняющих веществ (СОЗ), требующих первоочередных мер по защите от них окружающей природной среды.

К наиболее опасным химическим загрязнителям природной среды относятся:

- тяжелые металлы - свинец, ртуть, кадмий, мышьяк, никель, хром, бериллий и все органические соединения ртути, свинца и олова;

- пестициды (альдрин, хлордан, ДДТ, гептахлор. гексахлорциклогексан и др. – химические соединения, используемые для защиты растений, сельхозпродуктов от организмов- вредителей;

- промышленные химические вещества (гексахлорбензол, ПХБ, фталаты, хлор- и нитробензолы, цианиды),

- побочные продукты производства (диоксины, фураны, ПАУ, хлороформ и др.).

Рассмотрим особенности воздействия некоторых стойких загрязняющих веществ на здоровье населения и природные экологические системы.

- Тяжелые металлы. К группе тяжелых металлов относят имеющие плотность более 8г/см3 - свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, сурьму, висмут, ртуть, олово, ванадий, а также хром, серебро, золото, платину, железо, марганец и мышьяк. Многие из этих металлов широко распространены в окружающей среде и способны вызвать заболевания людей и нарушения в экосистемах. Наиболее опасными из всех тяжелых металлов считаются свинец, ртуть и кадмий.

Ртуть, свинец и кадмий обладают широким спектром токсических эффектов на теплокровных животных, которые обусловлены блокадой активных групп молекул белка (аминных и сульфгидрильных). Указанные металлы способны нарушать биосинтез белков и процессы дыхания (окислительного фосфорилирования) в метатхондриях почек и печени. Установлено воздействие этих металлов на нервные и половые клетки. Особо чувствительны к действию этих металлов организмы в эмбриональной стадии.

Ртуть - рассеянный элемент, среднее содержание которого в атмосфере обычно ниже 50 мг/м³, в земной коре - около 0,08 мг/кг. Ртуть широко используется в электротехнической промышленности и приборостроении, на хлорных производствах как катализатор при синтезе пластмасс, а также в лабораторной и медицинской практике и сельском хозяйстве. Основные источники загрязнения окружающей среды этим элементом: пирометаллургические процессы получения металла, сжигание органических видов топлива, сточные воды, производство цветных металлов, красок, фунгицидов и т. д.

Наибольшую опасность представляют токсические органические соединения тяжелых металлов в водной среде, где они активно аккумулируется планктонными организмами и рыбами.

Кадмий, так же, как ртуть и свинец, относится к рассеянным элементам и содержится в виде примеси во многих минералах. Основные источники загрязнения окружающей среды этим элементом: производство цветных металлов, сжигание твердых отходов, угля, сточные воды горно-металлургических комбинатов, производство минеральных удобрений, красителей и т. д.

Кадмий легко аккумулируется многими организмами, в особенности бактериями и моллюсками, в которых коэффициенты биоаккумуляции достигают порядка нескольких тысяч.

- Диоксины и диоксиноподобные соединения. В большую группу диоксинов входят хлорсодержащие органические вещества: полихлорированные дибензодиоксины (ПДД), дибензофураны (ПХДФ) и бифенилы (ПХБ), поливинилхлорид (ПВХ) и ряд других. Эти чужеродные живым организмам соединения (ксенобиотики) попадают в окружающую среду только с продукцией или отходами промышленного производства.

Диоксины обладают высочайшей токсичностью и стойкостью. Они легко проникают в ядра клеток живых организмов, вызывают с одной стороны ускоренное разрушение гормонов и витаминов, а с другой - активируют канцерогенез (образование раковых клеток). Особо опасно то, что диоксины обнаружены во многих компонентах окружающей среды - в воздухе, почве, донных отложениях, рыбе, молоке, овощах и т. д. В районах, загрязненных диоксинами, отмечен высокий уровень их содержания в грудном молоке.

- Нитриты, нитраты. Основной источник нитратов - минеральные удобрения, содержащие анион NO₃. Накопление нитратов в некоторых сельскохозяйственных культурах и воде обычно связано с неправильным внесением минеральных удобрений. Сами по себе нитраты обладают незначительной токсичностью, но попадая в организм человека, они под влиянием сапрофитных кишечных бактерий легко превращаются в нитриты (NO₂). Последние способны вступать в химические реакции, в итоге которых образуют нитрозамины - сильные канцерогены.