Физические загрязнения окружающей природной среды
Под загрязнением окружающей среды понимается привнесение в экологическую систему не свойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, в результате которых прерываются или нарушаются процессы круговорота и обмена веществ, а также оттоки энергии, вследствие чего снижается продуктивность или разрушается данная экосистема.
Загрязняющие вещества обычно группируются по их природе:
• физической,
• химической,
• биологической.
Физическое (или параметрическое) загрязнение связано с отклонением от нормы физических параметров окружающей среды.
К этому типу загрязнения относятся:
• радиоактивное,
• радиационное,
• световое,
• тепловое,
• шумовое,
• электромагнитные формы загрязнения.
Тепловое загрязнение определяется влиянием тепловых полей на воздушную и водную среду. Отрицательное воздействие тепла на воздушную среду обнаруживается путем повышения тепловых градиентов температуры над городскими, сельскими агломерациями по сравнению с естественными природными экосистемами, что влечет за собой изменение энергетических процессов в атмо- и гидросфере в сельской и особенно городской местности. Так, тепловое воздействие проявляется в ухудшении режима земной поверхности (термокарст, солифлюкция, наледи и др.) и условий жизни людей. Источниками теплового загрязнения в пределах городских территорий служат подземные газопроводы промышленных предприятий (140-160°С), теплотрассы (50-150°С), сборные коллекторы и коммуникации (35-45°С) и т. д.
Отрицательное воздействие на гидросферу обозначается ростом температуры воды, приводящим к уменьшению растворимости кислорода, что снижает активность всего биоценоза водных систем, к снижению процессов естественной минерализации органического вещества в водных системах, провоцирует рост активности сине-зеленых водорослей, еще более снижающих количество кислорода в водной среде. Некоторые живые организмы весьма чувствительны к колебаниям температуры.
Радиоактивное загрязнение
Воздействие радиации сказывалось на всем протяжении длительной истории формирования жизни на Земле. Установлено, что радиоактивность любой интенсивности влияет на наследственность живых организмов. То есть нет нижнего безопасного предела радиации для живых систем.
Радиоактивное излучение проникает через живые ткани подобно крошечным пулям. Оно не оставляет внешних следов и само по себе не ощущается, но способно разрушать молекулы в составе клеток. В больших дозах радиация может нанести им такой вред, что они перестанут делиться. Поэтому ее используют в радиотерапии для разрушения раковых опухолей. Однако если сильно облучить все тело, клеточное деление нарушится практически во всех тканях, а значит, станет невозможным нормальное обновление крови, кожи и т. д. Возникнет так называемая лучевая болезнь, которая может привести к смерти уже через несколько дней или месяцев после облучения. А очень сильная радиация способна полностью разрушить клетки и вызвать мгновенную гибель.
Радиация опасна и в низких дозах, так как может повреждать молекулы ДНК, т. е. генетический материал организма. Деление клеток с такой измененной (му-тантной) ДНК иногда становится бесконтрольным и ведет к развитию злокачественных опухолей. Облучение яйцеклетки или сперматозоидов чревато врожденными дефектами у потомства. Все эти воздействия долгие годы могут никак не проявляться внешне. Основная опасность ядерных установок и заключается в том, что слабые дозы облучения, незаметно воздействуя на людей, повышают возможность возникновения у них раковых заболеваний и рождения неполноценного потомства.
Различают воздействие радиации соматическое и генетическое.
Соматическое — вызвано прямым воздействием радиации на живой организм, начиная от значительного снижения средней возможности выживания и кончая мгновенной гибелью.
Генетическое — последствия облучения влияют на развитие и формирование половых клеток. Это мутагенное влияние радиации. Возникновение мутации обусловлено изменением хромосом и химическим нарушением генетического кода за счет появления в ядре половой клетки свободных радикалов, которые, реагируя с азотистыми основаниями, изменяют структуру генетического кода. В этом заключается специфика действия радиации на биообъекты. Генетически опасна доза радиации любой интенсивности. Табл.1.
Таблица 1.Примерная доза облучения от некоторых объектов
| Источник облучения | Млрд/год |
| Космические лучи | 25 |
| Радиоактивность человеческого тела | 25 |
| Радиоактивность горных пород | 50 |
| Радиоактивность осадков | 1-2 |
| Радиоактивность отходов атомной промышленности | 2-3 |
| Рентгеноскопия | 100 |
| Радиация черно-белого телевизора (2 м от зрителя) | 10 |
| — цветного (2 м от зрителя) | 25 |
За последние несколько десятилетий человек создал несколько тысяч радионуклидов и начал использовать их в научных исследованиях, в технике, медицинских целях и др. Это приводит к увеличению дозы облучения, получаемой как отдельными людьми, так и населением в целом. Иногда облучение за счет источников, созданных человеком, оказывается в тысячи раз интенсивнее, чем от природных источников.
В настоящее время основной вклад в дозу от источников, созданных человеком, вносит внешнее радиактивное облучение при диагностике и лечении. В развитых странах на каждую тысячу населения приходятся от 300 до 900 таких обследований в год не считая массовой флюорографии и рентгенологических обследований зубов.
Радиация от источников, созданных человеком
В результате деятельности человека во внешней среде появились искусственные радионуклиды и источники излучения. В природную среду стали поступать в больших количествах естественные радионуклиды, извлекаемые из недр Земли вместе с углем, газом, нефтью, минеральными удобрениями, строительными материалами. Роль различных искусственных источников излучений в создании радиационного фона иллюстрируется табл.21.
| Среднегодовые дозы, получаемые от естественного радиационного фона и различных искусственных источников излучения. | |
| Источник излучения. | Доза, мбэр/год |
| Природный радиационныйый фон | 200 |
| Стройматериалы | 140 |
| Атомная энергетика | 0.2 |
| Медицинские исследования | 140 |
| Ядерные испытания | 2.5 |
| Полеты в самолетах | 0.5 |
| Бытовые предметы | 4 |
| Телевизоры и мониторы ЭВМ | 0.1 |
| Общая доза | 500 |
Естественная доза облучения человека — 20-50 млрд/год (1 рентген = 1 рад). Предельно допустимая величина радиации для человека, по данным Международной комиссии по радиации, составляет 166 млрд/год. Смертельная доза одноразового облучения — 10 тыс. рад. Табл.2.
Таблица 2.Важнейшие радиогенные изотопы в биосфере
| Радиоизотопы | Период полураспада | Тип излучения | ||
| α. | β | γ | ||
| 14С | 5568 лет | + | ||
| 3H | 12,4 года | + | ||
| 32P | 14,5 сут. | +++ | ||
| 35S | 87,1 сут. | + | ||
| 45Са | 160 сут. | ++ | ||
| 24Na | 15ч | +++ | +++ | |
| 40К | 1,3 млрд лет | ++ | ++ | |
| 59Fe | 45 сут. | ++ | +++ | |
| 54Мn | 300 сут. | ++ | ++ | |
| 131J | 8 сут. | ++ | ++ | |
| 90Sr | 27,7 года | ++ | ||
| 137Cs | 32 года | ++ | + | |
| 144Се | 285 сут. | ++ | + | |
| 239Pu | 24 000 лет | +++ | ++ | |
| 41Ar | 2 час | ++ | ||
| 55Кг | 10 лет | + | ||
Проблема промышленного производства
Все промышленные производства можно разделить на три категории. К первой относились производства, не имевшие вредного воздействия на здоровье человека, например швейные производства и др. Ко второй принадлежали производства относительно вредные, например металлообработка. Их разрешалось строить на окраинах городов, в некотором от них отдалении. К третьей относились производства, размещение которых вблизи городов категорически запрещалось. Однако быстрый рост городской застройки менее чем за полвека свел эффективность этого законодательства на нет. Крупные промышленные предприятия, строившиеся поначалу вдали от города, очень быстро были поглощены городской застройкой. Причем наибольшая масса городского населения скапливалась вблизи крупных предприятий, где наблюдались наивысшие загрязнения. Подобное экологическое состояние было характерно практически для всех крупных промышленно развитых городов.
В нашей стране уже принимались решительные меры по борьбе с экологическими последствиями беспланового развития городов. Состояние окружающей среды в городах нашей страны заметно улучшилось, однако экологические проблемы городов оставались достаточно острыми. К традиционным источникам загрязнения окружающей среды прибавились новые, роль которых постоянно возрастала. Это, прежде всего, относилось к автомобильному транспорту, который в настоящее время является главным источником загрязнения атмосферы в городах, а также главным источником шума.
В свою очередь, города, являясь крупными транспортными узлами, стали как бы центром сетчатого загрязнения природной среды вдоль транспортных магистралей, идущих к нему.
Состояние воздушного бассейна
Для большинства крупных городов характерно чрезвычайно сильное и интенсивное загрязнение атмосферы. Широко распространено мнение о том, что с увеличением размеров города возрастает и концентрация различных загрязняющих веществ в его атмосфере, однако, в действительности. Наряду с невысокими уровнями концентрации загрязнения в периферийных районах, она резко увеличивается в зонах крупных промышленных предприятий и, в особенности в центральных районах, В последних, несмотря на отсутствие в них крупных промышленных предприятий, как правило, всегда наблюдаются повышенные концентрации загрязнителей атмосферы. Это вызывается как тем, что в этих районах наблюдается интенсивное движение автотранспорта, так и тем, что а центральных районах атмосферный воздух обычно на несколько градусов выше, чем в периферийных,— это приводит к появлению над центрами городов восходящих воздушных потоков, засасывающих загрязненный воздух из промышленных районов, расположенных на ближней периферии. При анализе процессов загрязнения атмосферы городов весьма существенно различие между загрязнениями, производимыми стационарными и мобильными источниками. Как правило, с увеличением размера города доля мобильных источников загрязнения (в основном автотранспорта), в общем, загрязнении атмосферы возрастает, достигая 60 и даже 70%.