Атмосфера и здоровье.
Первые документированные трагические последствия загрязнения атмосферного воздуха относятся к концу XIX в. Ноlland и соавторы отмечают, что в течение 5 лет с 1887 г. по 1892 г. в Лондоне в результате возникновения смога произошел ряд массовых поражении людей. Почему произошла эта трагедия? Ведь известно, что тепло, газы, аэрозоли, пыль и другие загрязнители воздуха всегда поступали в атмосферу. Эти вещества распылялись и перерабатывались экосистемами. Однако в результате человеческой деятельности и развития техники в атмосферу стали выбрасываться все формы загрязняющих веществ, включая множество новых, в количествах, далеко превосходящих способность экосистем их переработать. Результатом увеличения содержания в атмосфере углекислого газа является глобальное повышение ее температуры. Двуокись углерода - мощный поглотитель длинноволновой инфракрасной радиации. Коротковолновое солнечное излучение, достигая Земли, преобразуется в более длинноволновое инфракрасное, или тепловое. Двуокись углерода поглощает часть этого тепла и возвращает его на Землю. Такое удержание тепла в атмосфере названо парниковым. Суть явления парникового эффекта на Земле заключается в отражении определенной части излучаемой земной поверхностью длинноволновой радиации газами, содержащимися в атмосферном воздухе в небольших количествах, и поступлении ее на планету. Без парникового эффекта температура Земли была бы на 33°С ниже. Однако с началом промышленной революции в атмосфере стало увеличиваться содержание парниковых газов. По оценкам 1990 г., среднегодовые темпы этого увеличения колебались от 0,25% (оксида азота) до 4% (фреон-11 и -12). Предполагается, что вследствие этого средняя глобальная температура на Земле в течение XXI в. будет увеличиваться каждое десятилетие на 0,3°С, что приведет к таянию части вечных льдов и подъему уровня Мирового океана к началу XXII в. на 0,65 м. Тем не менее, связанное с деятельностью человека на Земле увеличение концентрации СО2 в атмосфере считается главной причиной глобального потепления. В работе, выполненной метеорологическим обществом Японии, систематизированы, обобщены и статистически обработаны данные наземных наблюдений за температурой воздуха на поверхности Земли, количеством осадков и концентрацией СО; за период 1880-1990 гг. Результаты усреднения данных измерений свидетельствуют о том, что средний уровень осадков на Земле за 100 лет не изменился, в т.ч. в Северном полушарии наблюдалось снижение на 2,3%, а в Южном полушарии увеличение на 2,2%, в Японии уменьшилось на 5,1%. Выбросы диоксида углерода на душу населения в странах Северной Америки в 2,5 раза выше чем в Западной Европе и почти в 5 раз выше чем в мире. Однако темп роста выбросов СОз значительно выше во многих развивающихся странах, например, в Индии. В соответствии с прогнозами роста мирового энергопотребления, выбросы СО2 к 2015 г. могут увеличиться до 9400 млн. т/год (рост на 54% по сравнению с 1990 г.), в т.ч. в развивающихся странах до 5400 млн.т. Все же полной ясности относительно причин произошедшего за последнее столетие глобального потепления нет. Межправительственная группа экспертов по проблемам климата (МГЭИК) рекомендовала для оценки глобальных выбросов парниковых газов учитывать дифференцированные оценки объемов выбросов и стоков по каждой из стран. Эти оценки должны учитывать квоты государств в балансе парниковых газов (рассчитанные по подушному показателю) по отношению к таким общепланетарным факторам как тропосфера и Мировой океан. Группа определила приемлемый глобальный уровень суммарных выбросов парниковых газов за 1985-2100 гг. - не долее 300 млрд. г эквивалентного углерода (т.е. примерно 2,6 млрд. т в год). Достигнуто международное соглашение о необходимости снижения выбросов С02. Япония является одной из тех стран, где этой проблеме уделяется серьезное внимание и предпринимаются большие усилия по разработке технологий связывания С02. Технологии можно разделить на два больших класса: 1) утилизации С02; 2) хранения и использования утилизированного С02. Наиболее развитыми методами утилизации являются методы химической абсорбции, пленочной сепарации и биотехнологические методы. Исследователи США считают наиболее приемлемым методом закачку С02 в водную толщу океана. Наиболее близок к практической реализации в настоящее время метод химической абсорбции. Может возникнуть вопрос об уменьшении содержания в атмосфере кислорода, другой половины цикла кислород - двуокись углерода. Ответ здесь пока что достаточно оптимистичен: за последние столетия количество содержащегося в атмосфере кислорода остается довольно постоянным. Важнейшая проблема состоит не в истощении запасов кислорода, а в накоплении в атмосфере Земли вредных газов и пыли. Одними из наиболее вредных газов являются углеводороды, окислы азота и серы. Основными источниками выбросов этих газов являются транспорт, промышленность и сжигание ископаемого топлива на электростанциях. Все эти газы выделяются в атмосферу естественным путем и в гораздо больших количествах, чем производится человеком. Однако все источники выброса этих газов в результате деятельности человека сосредоточены вокруг городов и промышленных центров, и именно здесь их влияние наиболее заметно. Важность окислов азота и углеводородов заключается в их способности соединяться в присутствии солнечного света, образуя еще более вредные загрязняющие вещества. Основное азотсодержащее загрязняющее вещество в атмосфере - двуокись азота при воздействии ультрафиолета преобразуется в окись азота и атомарный кислород. После этого атомарный кислород вступает в реакцию с кислородом воздуха и образует озон. Озон соединяется с окисью азота, давая двуокись азота и кислород. В присутствии солнечного света выделившийся из двуокиси азота атомарный кислород вступает в реакцию с рядом углеводородов и образует ряд вторичных загрязняющих веществ (формальдегид, альдегиды и пероксиацетиловые нитраты, известные как РАМ). Все они совместно образуют фотохимический смог. В декабре 1930 г. вследствие температурной инверсии в узкой долине р. Мез возникла высокая концентрация выбросов в атмосферу из металлургических, химических и других промышленных предприятий, расположенных в этой долине. Несколько сотен человек были поражены респираторными заболеваниями. Еще 62 человека (в основном пожилые люди и страдающие от болезней сердца или легких) умерли. Анализы, проведенные после этого события, показали, что причиной поражения легких была смесь двуокиси серы и серной кислоты. Примерно такие же условия возникли 26-31 октября 1948 г. в Доноре (штат Пенсильвания, США). В течение двух дней более 40% населения заболели и у 10% появились резко выраженные расстройства здоровья: кашель, рвота, головные боли, тошнота, раздражение слизистых глаз, носа, горла. Умерло 20 человек, в основном на 3-й день (на18 человек больше чем в обычный день в Доноре). Причиной поражения людей явилась смесь диоксида серы с взвешенными частицами. В Лондоне 5-9 декабря 1952 г. в результате резкого понижения температуры воздуха и появления инверсии отмечался увеличенный расход угля для отопительных целей. Это дополнительное к промышленным выбросам загрязнение воздуха вызвало почернение белого смога в результате образования смеси диоксида серы (3830 мкг/м3) и взвешенных частиц (4460 мкг/м3). В течение 5 дней умерли 5000 человек, первыми умирали пожилые люди и страдающие от легочных болезней Заболеваемость бронхитом возросла в 10 раз, пневмонией - в 5 раз, респираторными заболеваниями - в 6 раз, болезнями сердца – в 3 раза. Заполняемость коек службы неотложной помощи в течение недели возросла в 2 раза и стала нормальной только между 2-ой и 3-ей неделями после того, как воздух стал чистым. Подобные же чрезвычайные происшествия повторялись в Лондоне в 1956, 1957, 1959 и 1962 гг., когда умерли соответственно 1000, 750, 250 и 700 человек. Многочисленные эпидемиологические исследования показали существование связи между смертностью и уровнем взвешенных частиц в воздухе. Совершенно очевидно, что взрослое население, страдающее острыми или хроническими респираторными заболеваниями, является наиболее чувствительным к атмосферному загрязнению взвешенными частицами. Такой же тип связи между смертностью и атмосферным загрязнением обнаружен в городах, резко отличающихся между собой по географическим и климатическим характеристикам. Загрязнение атмосферы SO2, SО3, взвешенными частицами и сульфатными соединениями приводит к росту числа сердечно-сосудистых и легочных заболеваний в некоторых городах США, особенно среди взрослого населения. Фермерское хозяйство тропиков также может сильно загрязнять атмосферу, как и транспорт высокоразвитых стран. Смоги над Бразилией, Борнео или Центральной Африкой могут иметь худшие последствия, чем лондонские. В климатических условиях Южного полушария выбросы СО превышают таковые в Северном полушарии. Основной источник выбросов -сжигаемые биомассы. Ежегодные выбросы С (млрд. т) составляют: сжигание остатков при севообороте - 0,5-1,0; сведение лесов для расширения посевов - 0,2-0,7; пожары саванны - 0,3-0,6; пожары лесов - 0,3-0,6; сжигание сельскохозяйственных отходов - 0,5-0,8. Основными продуктами сгорания являются СО, СОз, NН4 и NОх, а одним из побочных продуктов - Оз. В сухой сезон на пастбищах Бразилии концентрация Оз достигает 90 ч/млрд. (в Европе это было бы достаточно для создания опасности здоровью населения столиц). Это тем более опасно, что именно тропики являются областью самоочищения атмосферы и глобального снабжения чистым воздухом, наряду с лесными массивами европейской части России и Сибири ("легкие планеты"). Исследована мутагенность частиц смога, образующихся при сжигании различных органических материалов (поливинилхлорида, полиэтилена, полиэтилентерефталата, полистирена). Подтверждено, что мутагенность тестируемых частиц позитивно ассоциирована с содержанием в них таких компонентов, как изомеры динитропирена и некоторых других. Полученные данные обсуждаются в связи с репрезентативностью их экстраполяции на естественные условия - например, состояние атмосферы в крупных тайваньских городах. Украинские ученые подтвердили наличие суммарной мутагенной активности химических загрязнителей атмосферы городов с преимущественным развитием металлургической промышленности, с преимущественным развитием химической промышленности и условно чистых городов. Пробы атмосферного воздуха "металлургических" городов выявили мутагенность "средней" силы, причем как с метаболической активацией, так и без нее. Атмосферный воздух первых пяти "химических" городов также имел "среднюю" мутагенную активность, пробы воздуха остальных городов из этой группы показали "слабую" мутагенность. Частицы воздуха группы условно "чистых" городов показали только "слабую" мутагенную активность. Следует обратить внимание на то, что, если вблизи поверхности Земли озон является загрязняющим веществом, то в более высоких слоях атмосферы он необходим для предохранения Земли от избыточного ультрафиолетового излучения. Фреон - газ, которым заправляют аэрозольные упаковки и который при известных обстоятельствах проникает в верхние слои атмосферы, а также окислы азота, содержащиеся в стратосфере в результате полетов самолетов, могут настолько нарушить озоновый слой, что ультрафиолетовое солнечное излучение может нанести вред Земле. В 1995 г. исполнилось 10 лет со времени принятия Конвенции по защите озонного слоя от воздействия антропогенных выбросов некоторых химических веществ, согласно которой намечено постепенное запрещение использования хлорфторуглеродов (ХФУ). Из 15 видов ХФУ, которые использовались в холодильном оборудовании, в настоящее время осталось только 2, которые также должны быть запрещены в ближайшее время. Основными заменителями являются хлорфторуглеводороды (40 видов) и бромфторуглеводороды (34 вида). До 85-90% атмосферного О3 - антропогенного происхождения. На концентрацию О3 в атмосфере оказывают влияние температура, сила и направление ветра, топографические особенности и др. Высокие концентрации О3 в атмосфере отмечаются не только в промышленно развитых регионах, но и в сельской местности. Отмечается, что снижение интенсивности дорожного движения не всегда приводит к немедленному уменьшению концентраций О3. Наблюдаются значительные индивидуальные колебания чувствительности к воздействию О3. Считается, что О3 не представляет опасности для здоровья населения при концентрациях менее 360 мкг/м3. Воздействие озона может вызывать ухудшение респираторной функции, особенно при выполнении физической нагрузки и в сочетании с другими факторами. При воздействии озона в концентрациях 400-500 ч. на млрд. в течение 2 ч в промывной жидкости из полости носа обнаруживаются белки, медиаторы воспаления. Аналогичный эффект у больных астмой отмечается уже при концентрации озона 120-240 ч. на млрд. К влиянию озона более чувствительны больные астмой и аллергическим ринитом. Считается, что женщины более чувствительны к воздействию озона. Загрязняющие воздух вещества воздействуют и на продукты питания. Озон особенно вреден для таких важных растений, как помидоры, бобы, шпинат и картофель. Вредному воздействию двуокиси серы подвержены пшеница и бобы. Устойчивы к ее воздействию картофель, кукуруза, лук, сельдерей. Подверженность растений влиянию загрязняющих веществ часто приводит к тому, что в радиусе сотен миль от городов невозможно выращивать нужные сельскохозяйственные культуры. Одним из загрязняющих веществ, которое при определенных условиях может войти в пищевую цепь, является свинец. Основным источником поступления в биосферу свинца служит сжигание автомобильного горючего, содержащего свинцово-алкиловые добавки. Менее значительными источниками его поступления в атмосферу являются металлоплавильные предприятия и сельское хозяйство (мышьяковистым свинцом опрыскивают сады). Свинец иногда выпадает и землю с атмосферными осадками или пылью, загрязняя почву и растения. Известно также, что значительные количества свинца могут связывать бактерии. Наиболее высокие концентрации свинца в растениях и животных наблюдаются в придорожных полосах. В связи с длительным процессом роста содержания свинца в атмосфере значительные его количества находят в крови людей, дышащих этим воздух. Поскольку свинец несет в себе угрозу здоровью людей, его добавки стремятся вывести из бензина. Загрязняющим веществом, заслуживающим большого внимания, является сера. В глобальном масштабе ежегодно выбрасывается в атмосферу 147 млн.т двуокиси серы (около 70% в результате сжигания угля). Попав в атмосферу, двуокись серы не остается в газообразном состоянии, а, соединяясь с водой, образует серную кислоту. При концентрации в несколько частей на миллион она раздражает дыхательные пути. В туманную погоду, оседая на мелких твердых частичках, она может проникать глубоко в легкие и поражать чувствительные ткани. Высокие концентрации окислов серы являются основной причиной многих бедствий, приносимых загрязнением воздуха (повышение смертности, увеличение заболеваемости бронхиальной астмой). Выбросы в атмосферу серы являются причиной выпадения в некоторых районах мира кислотных дождей. Ученые-медики и практические врачи обращают внимание на взрывообразное увеличение частоты заболеваний астмой. Приводятся данные о связи частоты заболеваний астмой с уровнем загрязнения воздушной среды SO2, углеводородами и частицами выхлопа автомобильных двигателей. По мнению ученых многих стран, загрязнение воздуха вызвало настоящую эпидемию аллергических заболеваний среди населения. По данным Национального комитета по борьбе с астмой, в Великобритании около 3 млн. людей страдает этим заболеванием и каждые 25 лет число их удваивается. Аллергические заболевания (астма, поллиноз, дерматит и пищевая аллергия) поражают более 20% населения. Наиболее незащищенными от вредного воздействия загрязнителей воздуха являются дети и подростки. Под воздействием загрязняющих атмосферный воздух веществ у детей, страдающих аллергией, наблюдается угнетение клеточного и гуморального звеньев иммунитета. Техногенные загрязнения влияют на биохимические показатели крови детей дошкольного возраста, свидетельствуя об интоксикации организма. Уровень глутатиона и гамма-глутамилтрансферазы может служить тестом для выяснения влияния загрязнений, выбрасываемых в атмосферу предприятиями, на детский организм. В условиях загрязнения атмосферного воздуха промышленными серосодержащими загрязняющими веществами происходит нарушение нормальных росто-весовых соотношений во всех детских возраст группах, что обусловливает дисгармоничность физического развития детей. В местностях, где атмосферный воздух загрязнен Ni, Сr и Se существенно повышена заболеваемость детей (болезни органов дыхания, сердечно-сосудистой системы, ЛОР органов, центральной нервна системы и почек). Экологические факторы влияют на некоторые звенья иммунной системы, что создает благоприятные условия для хронизации патологических процессов, в частности, ЛОР-органов. У 96,1% 12-13-летних девушек, проживающих в районе с интенсивной аэрогенной нагрузкой, обнаружена гиперплазия щитовидной железы; у 14-15-летних школьниц в районах производства галоидорганического синтеза, где на организм действуют соединения F и Вг, встречаемость гиперплазии щитовидной железы достигает 85,7-90,8%. В районах аэрогенных загрязнений у девушек наблюдались нарушения менструальной функции. Загрязнение воздуха приводит к повышению доли женщин с высокой степенью перинатального риска (токсикозы беременности с угрозой ее прерывания). У этих женщин чаще рождаются недоношенные дети, значительно чаще - дети с врожденными аномалиями развития. В загрязненных районах у детей на первом году жизни отмечается высокая заболеваемость обструктивным бронхитом, а также перинатальной энцефалопатией. Согласно медицинским исследованиям, твердые частицы смога потенциально канцерогенны. Имеются наблюдения, показывающие, что в районах с загрязненным атмосферным воздухом заболеваемость раком прямой и ободочной кишок выше по сравнению с чистыми районами. Следует отметить, что к настоящему времени установлены достаточно определенные уровни последствий для человека превышения ПДК и ПДУ загрязнителей окружающей среды. Пороговым уровнем загрязнения окружающей среды является 1,2-1,5 ПДК/ПДУ, выше которого отмечаются достоверные изменения иммунологических, биохимических и физиологических параметров организма. Статистически значимые изменения показателей острой заболеваемости выявляются при уровне загрязнения среды, превышающем допустимый в 2-3 раза. Дальнейшее увеличение степени загрязнения (в 4 раза и более) обусловливает изменение показателя заболеваемости хроническими видами патологии, а при 6-кратном и более превышении гигиенических нормативов отмечается и увеличение частоты множественной хронической патологии. В целях уменьшения болезнетворного воздействия на здоровье людей вредных веществ, находящихся в атмосфере, наиболее эффективная очистка воздуха возможна лишь при проведении комплексных мероприятий, основанных на сочетании двух способов ограничения выбросов: непосредственного ограничения количества выбрасываемых загрязняющих веществ и путем изменения используемых технологий. 7. Содержание занятия: · Самостоятельная работа студентов: 1. Решение тестовых заданий для определения исходного уровня знаний. 2. Решение тестовых заданий для определения заключительного уровня знаний. 3. Контрольная работа по данной теме. · Работа с преподавателем по теме занятия: 1. Оценка исходного уровня знаний по исходным вопросам. 2. Совместная работа с преподавателем по теме занятия: - Атмосфера – элемент биосферы, важнейшие свойства. - Естественное и антропогенное загрязнения атмосферного воздуха. - Экологические последствия глобального загрязнения атмосферы. - Влияние загрязнений атмосферного воздуха на здоровье человека. 3. Оценка заключительного уровня знаний студентов (контрольные вопросы) 4. Обсуждение результатов СРС 5. Подведение итогов занятия · Контроль исходного и итогового уровня знаний Тестовые задания для определения исходного уровня знаний студентов 1. Одна из оболочек Земли, состав и энергетика которой в существенных своих чертах определены работой живого вещества называется………………. 2. Этап эволюции биосферы, который характеризуется ведущей ролью разумной и сознательной деятельности человеческого общества в развитии биосферы называется………… 3. Газообразная оболочка планеты, состоящая из смеси различных газов, водяных паров и пыли называется: А). гидросфера Б). литосфера В). атмосфера Г). биосфера 4. Атмосферу делят на: А). тропосферу Б). стратосферу В). экзосферу Г). термосферу Д). все перечисленное верно 5. Атмосферу делят на: А). стратосферу Б). стратосферу В). мезосферу Г). термосферу Д). все перечисленное верно 6. Главными составными частями атмосферы являются: А). азот Б). кислород В). аргон Г). аргон Д). все перечисленное верно 7. Совокупность всех вод Земли называется: А). гидросфера Б). литосфера В). атмосфера Г). биосфера 8. Верхняя «твердая» оболочка Земли, постепенно переходящая с глубиной в сферы с меньшей прочностью вещества называется: А). гидросфера Б). литосфера В). атмосфера Г). биосфера 9. Всю совокупность организмов на планете В.И. Вернадский назвал: А). косное вещество Б). живое вещество В). биогенное вещество Г). биокосное вещество 10. Совокупность тех веществ в биосфере, в образовании которых живые организмы не участвуют называется: А). косное вещество Б). живое вещество В). биогенное вещество Г). биокосное вещество 11. Геобиосфера состоит из: А). террабиосферы Б). литобиосферу В). аквабиосферу Г). верно А, Б Д). верно А, Б, В 12. Укажите уровни существования живого вещества: А). молекулярный Б). клеточный В). тканевый Г). органный Д). все перечисленное верно 13. Укажите уровни существования живого вещества: А). организменный Б). популяционно-видовой В). биоценоз Г). биосферный Д). все перечисленное верно 14. По способу питания живые организмы подразделяются на: А). автотрофные Б). гетеротрофные В). биоавтотрофные Г). верно А,Б Д). верно А, Б, В 15. Автотрофы подразделяются на: А). фотоавтотрофы Б). хемоавтотрофы В). биотрофы Г). верно А, Б Д). верно А, В 16. Гетеротрофы подразделяются на: А). сапротрофы Б). биотрофы В). фотоавтотрофы Г). верно А, Б Д). верно А, В
Контрольные вопросы для определения исходного уровня знаний 1. Биосфера как глобальная экосистема. 2. Основные свойства биосферы. ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|