Экологическая оценка состояния водных ресурсов в Республике Беларусь

Тема № 6

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И МЕДИЦИНСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ГИДРОСФЕРЫ.

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И МЕДИЦИНСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ БИОСФЕРЫ

 

Учебно-методическое пособие для студентов

лечебного факультета, медико-диагностического

и факультета подготовки специалистов для зарубежных стран

 

Гомель

Гом ГМУ

2014

Мотивационная характеристика темы:

Знание ранних признаков токсического действия основных веществ, загрязняющих гидросферу, необходимо для целенаправленного выявления и устранения источников загрязнения гидросферы и профилактики неблагоприятных последствий воздействия ксенобиотиков на организм человека.

Острой проблемой современности стало загрязнение пресных вод. Рост численности населения и прогрессивное развитие различных отраслей промышленности ведут к нарастающим масштабам загрязнения рек, озер и других водоемов. Многие из веществ, входящих в состав сточных вод, токсичны для человека и живых организмов.

Цель занятия:

Усвоить причинно-следственные связи между состоянием гидросферы, качеством питьевой воды и развитием патологии у человека.

Задачи:

1. Усвоить экологические и медицинские последствия загрязнения гидросферы.

2. Усвоить особенности действия загрязнителей, поступающих с водой, на детский организм и организм взрослого человека.

3. Научиться оценивать канцерогенный риск для здоровья населения при употреблении питьевой воды, содержащей вещества с канцерогенным действием.

 

Требования к исходному уровню знаний студентов

Для полного усвоения темы студентам необходимо повторить материал из следующих дисциплин:

1. Общей и биоорганической химии ― «Химические вещества, загрязняющие воду; методы качественного и количественного определения; этапы минерализации органических веществ; свойства окислителей»;

2. Нормальной физиологии человека ― «Основные физиологические функции воды, роль в обеспечении жизнедеятельности организма, водно-солевой обмен»;

3. Микробиологии, вирусологии, иммунологии ― «Вода ― среда обитания микроорганизмов, источники контаминации; санитарно-микробиологические методы исследования воды».

 

Контрольные вопросы из смежных дисциплин

1. Гидросфера: определение понятия, состав.

2. Влияние деятельности человека на состояние гидросферы.

3. Понятия: «тяжелые металлы», «микро- и макроэлементы», «удобрения», пестициды».

4. Источники поступления тяжелых металлов в питьевую воду.

5. От чего зависит растворимость металлов в воде?

Контрольные вопросы по теме занятия

1. Происхождение и функции воды на Земле. Общая характеристика и разновидности гидроэкосистем.

2. Факторы и источники естественного и антропогенного загрязнения гидросферы.

3. Эвтрофикация водоемов: понятие, причины развития, последствия.

4. Экологическая оценка состояния водных ресурсов РБ. Заболевания, связанные с загрязнением воды живыми организмами.

5. Характеристика и особенности действия ксенобиотиков, поступающих в организм человека с водой, в том числе особенности нейротоксичности и нефротоксичности.

6. Характеристика основных ксенобиотиков, содержащихся в воде: свинец, кадмий, фтор, хлор, летучие органические соединения (ЛОС). Специфические ранние признаки их воздействия на организм человека.

7. Заболевания, связанные с потреблением химически загрязненной воды. Основные способы снижения содержания ксенобиотиков в питьевой воде.

8. Экологически зависимая заболеваемость населения. Критерии качества питьевой воды.

Учебный материал

Под гидросферой понимается совокупность всех водных объектов земного шара, включающая океаны, моря, реки, озера, водохранилища, болота, подземные воды, ледники, снежный покров и каменно-жидкую воду, входящую в состав атмосферы. В наиболее общем виде принято деление гидросферы на мировой океан, континентальные воды и подземные воды.

Общий объем водных запасов на планете ― 1,4 млрд. км³. Из всего этого объема 91–92% ― соленая морская вода, в которой содержится примерно одна чайная ложка солей на стакан воды. Лед, содержащийся на полюсах и в горах составляет еще 2,2%. Пресная вода рек, озер, подземных водоносных горизонтов ― всего 0,6%. Остальное ― пары воды в атмосфере.

Вода служит не только для удовлетворения экологических, физиологических и санитарно-гигиенических потребностей людей, но в равной степени необходима для животноводства, сельского хозяйства, различных отраслей промышленности, энергетики, сферы обслуживания, транспортных связей, что, в свою очередь, влияет на качество воды.

Человек выпивает за свою жизнь до 75 т воды. По оценке Всемирной организации здравоохранения, до 80% болезней, так или иначе, связаны с водой. Эпидемии и пандемии инфекционных болезней, распространяющиеся водным путем, с особой силой свирепствовали в прошлом, но и в настоящее время миллионы людей страдают и умирают от болезней, связанных с водой (малярия, холера, брюшной тиф, вирусный гепатит, шистосомозы, филяриатозы и др.). Большой ущерб здоровью населения причиняют нарушения различных гидротехнических сооружений (в том числе водопроводов). Например, по этой причине 20,4% смертей, зарегистрированных в Японии в течение 10 лет после окончания 2-ой Мировой войны, были вызваны инфекциями, распространяющимися водным путем, а в 1956 г. в Дели (Индия), в результате загрязнения системы питьевого водоснабжения возникла вспышка гепатита А, поразившая более 50 тыс. человек. По одной из гипотез в числе причин, способствовавших падению Римской империи, было отравление населения свинцом, источником которого служили водопроводные трубы и сосуды для питьевой воды и вина, содержащие его.

Поскольку основная масса воды сосредоточена в водоемах океанического типа, свойства водной среды обычно рассматривают на примере мирового океана. Океан занимает 71% поверхности Земли, тогда как на внутренние водоемы приходится лишь около 5%.

Континентальные водоемы сохраняют наиболее принципиальные свойства водной среды, отличаясь от системы Мирового океана меньшими глубинами и большим диапазоном солености. По характеру подвижности водных масс различают водоемы стоячие и текучие (проточные). Стоячие водоемы (озера, пруды) подразделяются на пресные и соленые; при этом многие континентальные водоемы по солености превосходят океанические воды.

Подземные водоисточники пропитывают толщу земной коры примерно до глубины 13–14 км. Характерными особенностями подземных вод является:

- тесный контакт с почвой и породами земной коры;

- послойные расположения водных горизонтов, разделенных водонепроницаемыми пластами твердых пород;

- слабая связь с атмосферой (слабое аэрирование);

- слабое развитие биологических процессов и бедность форм жизни;

- нахождение в условиях повышенной температуры и давления.

Подземные воды чаще бывают доброкачественными. Располагаясь на различной глубине, имеют более стабильный состав, больше содержат веществ, полезных для организма человека (кальций, йод, фтор), меньше загрязняются нечистотами, микроорганизмами.

Наиболее надежными, с экологической и гигиенической точки зрения, являются межпластовые напорные воды. Их толщина может быть от 14 м до 36 м. Они более минерализованы, чем грунтовые и, как правило, свободны от микроорганизмов.

Основными проблемами, связанными с гидросферой планеты, являются условия обеспеченности населения водой, ее качество и возможности его улучшения. Водные ресурсы — самый уязвимый компонент в отношении антропогенного влияния компонент окружающей среды. Около 2/3 поверхностных вод в СНГ не отвечает нормативным требованиям. Наибольшую угрозу водным ресурсам представляет ухудшающееся качество природных вод.

Основными источниками загрязнения являются: сточные воды промышленных, коммунально-бытовых и сельскохозяйственных предприятий, атмосферные осадки, лесосплав и поверхностный сток загрязняющих веществ с сельскохозяйственных и селитебных территорий (этот неконтролируемый площадной сток вносит до 50% общего объема загрязняющих веществ, поступающих в водные объекты).

По объему сбрасываемых сточных вод отрасли промышленности ранжируются следующим образом:

1) химическая и нефтехимическая промышленность;

2) лесобумажная промышленность;

3) энергетика;

4) промышленность строительных материалов;

5) машиностроение;

6) черная металлургия;

7) цветная металлургия.

Наиболее распространенными загрязняющими веществами являются: сульфаты, хлориды, азот аммонийный, азот общий, нитраты, фосфор общий, нефтепродукты, фенол, легкоокисляемые органические вещества, соединения железа, меди, цинка, синтетические поверхностно-активные вещества, специфические органические вещества (лигнин, лигносульфонаты, метилмеркаптан, анилин, хлорорганические пестициды).

Имеется ряд химических соединений, таких как, удобрения, попавшие с полей в водоемы, фосфаты, которые содержатся в ряде моющих средств, стиральных порошков и др. Эти компоненты ― источник биогенных элементов ― насыщают ими воду, что приводит к явлению повышения биологической продуктивности (явление эвтрофикации) водоемов. Последующее развитие сине-зеленых водорослей сопровождается смещением экологического равновесия и постепенным его заболачиванием, т.е. гибелью.

Экологическая оценка состояния водных ресурсов в Республике Беларусь

Беларусь относится к регионам, в которых водоснабжение практически всех крупнейших населенных пунктов и промышленных предприятий полностью или частично осуществляется за счет подземных вод. В настоящее время реестр буровых скважин Беларуси насчитывает несколько десятков тысяч эксплуатационных гидрогеологических скважин. Актуальность этого вопроса особенно сильно возросла в последние годы, что обусловлено следующими причинами:

· Беларусь является экономически развитым регионом со значительной долей городского населения.

· Авария на ЧАЭС в 1986 году привела к радиоактивному загрязнению значительной части территории республики (особенно в пределах Гомельской и Могилевской областей).

· Многие сельские населенные пункты с помощью колодцев эксплуатируют первые от поверхности водоносные горизонты, включая и грунтовые. Однако чрезмерное применение удобрений привело к загрязнению этих водоносных горизонтов различными компонентами.

· В связи с высокими темпами развития инженерной деятельности человека возникла угроза, а во многих местах уже и происходит техногенное загрязнение подземных вод. Примером могут служить Солигорский и Речицкий районы, территория Гомельского химзавода и др.

Все это вызывает необходимость поиска и ввода в эксплуатацию новых надежных источников водоснабжения.

Важнейшим направлением в обеспечении санитарно-эпидемического благополучия населения Гомельской области является качество и безопасность питьевой воды, подаваемой населению.

Согласно имеющейся классификации ВОЗ, можно выделить пять групп заболеваний, связанных с экологическим состоянием гидросферы:

1. заболевания от зараженной воды (тиф, холера, дизентерия, полиомиелит, гепатит);

2. заболевания кожи и слизистых (трахома, проказа);

3. заболевания, вызываемые моллюсками (шистосомоз, ришта);

4. заболевания, вызываемые живущими и размножающимися в воде насекомыми (малярия, желтая лихорадка);

5. заболевания от загрязненной воды. К данной весьма обширной группе связанных с водой болезней относят те, распространение которых зависит от содержания в ней различных микрокомпонентов (органических и неорганических химических соединений, микроэлементов, радионуклидов) природного или техногенного происхождения. Ее можно разделить на следующие подгруппы: 1) острые заболевания (как правило, отравления), вызываемые употреблением питьевой воды, содержащей высокотоксичные концентрации опасных и вредных для здоровья веществ; 2) заболевания, причиной которых служит употребление в пищу продуктов (как правило, гидробионтов), черпающих ядовитые вещества из водной среды; 3) хронические заболевания, возникающие при длительном употреблении питьевой воды, концентрация вредных веществ в которой невысокая или их действие проявляется после продолжительного латентного периода.

По данным Мирового банка приблизительно 1,2 миллиарда людей в мире пьют неблагополучную в экологическом смысле воду.

С питьевой водойв организм человека могут поступать многочисленные ксенобиотики, в том числе оказывающие воздействие на нервную и выделительную системы. В это связи необходимо отдельно рассмотреть особенности нейро- и нефротоксичности.

Нейротоксичность ―это свойство химических веществ вызывать нарушение структуры и/или функций нервной системы. Нейротоксичность присуща большинству известных веществ. Поэтому практически любая острая интоксикация в той или иной степени сопровождается нарушениями функций нервной системы.

Наиболее важным условием прямого действия ксенобиотика на центральную нервную систему является его способность проникать через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Вещества, не проникающие через ГЭБ, будут вызывать токсические эффекты на периферии, главным образом в области синаптических контактов нервных волокон с иннервируемыми клетками органов, вегетативных и чувствительных ганглиев.

Развивающаяся у человека патология является следствием воздействия ксенобиотиков на возбудимые мембраны, механизмы передачи нервного импульса в синапсах, пластический и/или энергетический (гипоксия, ишемия) обмен в нервной ткани.

В наибольшей степени нарушение энергетического обмена сказывается на состоянии нейронов, в которых высокий уровень процессов потребления кислорода и синтеза макроэргов. В целом клетки малого размера с большим количеством дендритов более чувствительны к гипоксии (ишемии), чем большие нейроны с длинными аксонами и малым количеством дендритов (мотонейроны). Глиальные и эндотелиальные клетки менее чувствительны к гипоксии (ишемии). Среди структур, образуемых серым веществом, наиболее чувствительными к гипоксии являются: кора головного мозга, кора мозжечка (клетки Пуркинье), гиппокамп.

Нейротоксический процесс может проявляться в форме нарушений моторных, сенсорных функций, эмоционального статуса, памяти, обучения. Часто нарушается зрение, слух, тактильная и болевая чувствительность и т. д. Сенсомоторные нарушения приводят к появлению мышечной слабости, парезов и параличей.

Нефротоксичность ―это свойство химических веществ вызывать структурно-функциональные нарушения почек. Нефротоксичность может проявляться, как вследствие прямого взаимодействия химических веществ (или их метаболитов) с паренхимой почек, так и опосредованного действия, главным образом через изменения гемодинамики, кислотно-основного состояния внутренней среды, массивное образование в организме продуктов токсического разрушения клеточных элементов, подлежащих выведению через почки (гемолиз).

Механизмы нефротоксического действия ксенобиотиков многообразны и вместе с тем развиваются по достаточно общему сценарию. Прошедший через фильтрационный барьер в клубочках токсикант концентрируется внутри канальцев в силу реабсорбции большей части воды, содержащейся в первичной моче. Под влиянием складывающегося при этом градиента концентрации или в силу процессов активной реабсорбции, ксенобиотики поступает в клетки канальцевого эпителия и там накапливается. Нефротоксическое действие развивается при достижении критической концентрации токсиканта в клетках.

В большинстве стран существует перечень основных загрязняющих веществ, которые способны оказывать неблагоприятное воздействие на организм человека и содержание которых нормируется в питьевой воде. Их перечень и допустимые концентрации могут существенно различаться. В Республике Беларусь основной документ, регламентирующий содержание вредных компонентов в питьевой воде ― СанПиН 10-124 РБ 99 «Вода питьевая. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества».