Оценка риска здоровью человека при воздействии химических веществ на его организм

httр://www.аllbеst.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

" НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Институт природных ресурсов Кафедра геоэкологии и геохимии РЕФЕРАТ

по дисциплине «Техногенные системы и экологический риск»

на тему «Оценка риска здоровью человека при воздействии химических веществ на его организм»

Томск 2014

• Введение
• 1. Химическое загрязнение окружающей среды
• 2. Химические факторы
• 2.1 Совокупное воздействие факторов среды на человека
• 3. Влияние промышленных выбросов на здоровье населения России
• 4. Выхлопы автотранспорта: проблемы загрязнения воздуха и меры борьбы с ними
• 5. Воздействие химических веществ на человека
• 5.1 Десять самых опасных химических веществ
• 6. Состояние загрязнения атмосферы в городах на территории России
• 7. Анализ и оценка риска возникновения ЧС, обусловленных химическими авариями и катастрофами
• 8. Аварии, связанные с утечкой химических веществ в России в 2010;2013 гг.
• Заключение
• Список использованной литературы

Химические вещества являются частью нашей повседневной жизни. Вся одушевленная и неодушевленная материя состоит из химических веществ, а изготовление практически каждого промышленного товара предполагает использование химических веществ. Многие химические вещества, если они используются надлежащим образом, в значительной степени способствуют улучшению качества нашей жизни, здоровья и повышению уровня благополучия. Но есть чрезвычайно опасные химические вещества, которые в случае их ненадлежащего регулирования могут пагубно влиять на наше здоровье и окружающую среду.

Несмотря на то, что в последние годы содержание в атмосферном воздухе российских городов и промышленных центров таких вредных примесей, как взвешенные вещества, диоксид серы, существенно уменьшилось (в связи со значительным спадом производства), влияние выбросов промышленности на здоровье человека продолжает оказывать существенное воздействие.

В автомобильных двигателях внутреннего сгорания в мире ежегодно сжигается около 2 млрд. т. нефтяного топлива. При этом коэффициент полезного действия в среднем составляет 23%, остальные 77% уходят на обогрев окружающей среды.

В природно-техногенной среде редко встречается изолированное действие вредных факторов, обычно человек подвергается совокупномy их воздействию.

химическое вещество загрязнение организм

1. Химическое загрязнение окружающей среды

Любое химическое загрязнение — это появление химического вещества в непредназначенном для него месте. Загрязнения, возникающие в процессе деятельности человека, являются главным фактором его вредного воздействия на природную среду и здоровье человека.

Химические загрязнители могут вызывать острые отравления, хронические болезни, а также оказывать канцерогенное и мутагенное действие. Например, тяжелые металлы способны накапливаться в растительных и животных тканях, оказывая токсическое действие. Кроме тяжелых металлов, особо опасными загрязнителями являются хлордиоксины, которые образуются из хлорпроизводных ароматических углеводородов, используемых при производстве гербицидов. Источниками загрязнения окружающей среды диоксинами являются и побочные продукты целлюлозно-бумажной промышленности, отходы металлургической промышленности, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания. Эти вещества очень токсичны для человека и животных даже при низких концентрациях и вызывают поражение печени, почек, иммунной системы.

Наряду с загрязнением окружающей среды новыми для нее синтетическими веществами, большой ущерб природе и здоровью людей может нанести вмешательство в природные круговороты веществ за счет активной производственной и сельскохозяйственной деятельности, а также образования бытовых отходов.

Вначале деятельность людей затрагивала лишь живое вещество суши и почву. В 19 веке, когда начала бурно развиваться индустрия, в сферу промышленного производства начали вовлекаться значительные массы химических элементов, извлекаемых из земных недр. При этом воздействию стала подвергаться не только наружная часть земной коры, но также природные воды и атмосфера.

В середине 20 века некоторые элементы стали использоваться в таком количестве, которое сопоставимо с массами, вовлеченными в природные круговороты. Низкая экономичность большей части современной индустриальной технологии привела к образованию огромного количества отходов, которые не утилизируются в смежных производствах, а выбрасываются в окружающую среду. Массы загрязняющих отходов столь велики, что создают опасность для живых организмов, включая человека.

Хотя химическая промышленность не является главным поставщиком загрязнений (рис. 1), для нее характерны выбросы, наиболее опасные для природной среды, человека, животных и растений (рис.2). Термин «опасные отходы» применяют к любого рода отходам, которые могут нанести вред здоровью или окружающей среде при их хранении, транспортировке, переработке или сбросе. К ним относятся токсичные вещества, воспламеняющиеся отходы, отходы, вызывающие коррозию и другие химически активные вещества.

В зависимости от особенностей циклов массообмена загрязняющий компонент может распространяться на всю поверхность планеты, на более или менее значительную территорию или иметь локальный характер. Таким образом, экологические кризисы, являющиеся результатом загрязнения окружающей среды, могут быть трех сортов — глобальные, региональные и локальные

Одной из проблем, имеющих глобальный характер, является возрастание содержания в атмосфере углекислого газа в результате техногенных выбросов. Наиболее опасным последствием этого явления может стать повышение температуры воздуха благодаря «парниковому эффекту». Проблема нарушения глобального цикла массобмена углерода уже переходит из области экологии в экономические, социальные и, в конце концов, политические сферы.

В декабре 1997 в г. Киото (Япония) был принят Протокол к рамочной конвенции Организации объединенных наций об изменении климата (датированной маем 1992 года). Главное в Протоколе — количественные обязательства развитых стран и стран с переходной экономикой, включая Россию, по ограничению и снижению выбросов парниковых газов, прежде всего СО₂, в атмосферу в 2008;2012 годах. У России разрешенный уровень выбросов парниковых газов на эти годы — 100% от уровня 1990 года. Для стран ЕС в целом он составляет 92%, для Японии — 94%. У США предполагалось 93%, однако эта страна отказалась участвовать в Протоколе, поскольку снижение выбросов углекислого газа означает понижение уровня выработки электроэнергии и, следовательно, стагнацию промышленности. 23 октября 2004 года Государственная Дума России приняла решение о ратификации Киотского Протокола.

К загрязнениям регионального масштаба относятся многие отходы промышленных предприятий и транспорта. В первую очередь, это касается диоксида серы. Он вызывает образование кислотных дождей, поражающих организмы растений и животных и вызывающих заболевания населения. Техногенные оксиды серы распределяются неравномерно и наносят ущерб отдельным районам. За счет переноса воздушных масс они зачастую пересекают границы государств и оказываются на территориях, удаленных от индустриальных центров.

В крупных городах и промышленных центрах воздух, наряду с оксидами углерода и серы, часто загрязнен оксидами азота и твердыми частицами, выбрасываемыми автомобильными двигателями и дымовыми трубами. Нередко наблюдается образование смога. Хотя эти загрязнения носят локальных характер, они затрагивают многих людей, компактно проживающих на таких территориях. Кроме того, наносится ущерб окружающей природе.

Одним из основных загрязнителей окружающей среды является сельскохозяйственное производство. В систему круговорота химических элементов искусственно вводятся значительные массы азота, калия, фосфора в виде минеральных удобрений. Их избыток, не усвоенный растениями, активно вовлекается в водную миграцию. Накопление соединений азота и фосфора в природных водоемах вызывает усиленный рост водной растительности, зарастание водоемов и загрязнение их мертвыми растительными остатками и продуктами разложения. Кроме того, аномально высокое содержание растворимых соединений азота в почве влечет за собой повышение концентрации этого элемента в сельскохозяйственных продуктах питания и питьевой воде. Это может вызвать серьезные заболевания людей.

Загрязнителями воды являются и органические отходы. На их окисление расходуется дополнительное количество кислорода. При слишком низком содержании кислорода нормальная жизнь большинства водных организмов становится невозможной. Аэробные бактерии, которым необходим кислород, также погибают, вместо них развиваются бактерии, использующие для своей жизнедеятельности соединения серы. Признаком появления таких бактерий является запах сероводорода — одного из продуктов их жизнедеятельности.

Среди многих последствий хозяйственной деятельности человеческого общества особое значение имеет процесс прогрессирующего накопления металлов в окружающей среде. К наиболее опасным загрязнителям относят ртуть, свинец и кадмий. Существенное воздействие на живые организмы и их сообщества оказывают также техногенные поступления марганца, олова, меди, молибдена, хрома, никеля и кобальта (рис. 3).

Основными мерами борьбы с загрязнением атмосферы являются: строгий контроль выбросов вредных веществ. Нужно заменять токсичные исходные продукты на нетоксичные, переходить на замкнутые циклы, совершенствовать методы газоочистки и пылеулавливания. Большое значение имеет оптимизация размещения предприятий для уменьшения выбросов транспорта, а также грамотное применение экономических санкций.

Большую роль в защите окружающей среды от химических загрязнений начинает играть международное сотрудничество. В 1970;е годы в озоновом слое, защищающем нашу планету от опасного действия ультрафиолетового излучения Солнца, было обнаружено снижение концентрации О₃. В 1974 году установили, что озон разрушается под действием атомарного хлора. Одним из основных источников хлора, попадающего в атмосферу, являются хлорфторпроизводные углеводородов (фреоны, хладоны), используемые в аэрозольных баллонах, холодильниках и кондиционерах. Разрушение озонового слоя происходит, возможно, не только под действием этих веществ. Тем не менее, были предприняты меры по уменьшению их производства и использования. В 1985 году многие страны договорились о защите озонового слоя. Обмен информацией и совместные исследования изменений концентрации атмосферного озона продолжаются.

Проведение мероприятий, предупреждающих попадание загрязняющих веществ в водоемы, включает установление прибрежных защитных полос и водоохранных зон, отказ от ядовитых хлорсодержащих пестицидов, уменьшение сбросов промышленных предприятий за счет применения замкнутых циклов. Снижение опасности загрязнения нефтью возможно путем повышения надежности танкеров.

Для предотвращения загрязнения поверхности Земли нужны предупредительные меры — не допускать засорения почв промышленными и бытовыми сточными водами, твердыми бытовыми и промышленными отходами, нужна санитарная очистка почвы и территории населенных мест, где такие нарушения были выявлены.

Наилучшим решением проблемы загрязнения окружающей среды были бы безотходные производства, не имеющие сточных вод, газовых выбросов и твердых отходов. Однако безотходное производство сегодня и в обозримом будущем принципиально невозможно, для его реализации нужно создать единую для всей планеты циклическую систему потоков вещества и энергии. Если потери вещества, хотя бы теоретически, все же можно предотвратить, то экологические проблемы энергетики все равно останутся. Теплового загрязнения нельзя избежать в принципе, а так называемые экологически чистые источники энергии, например ветряные электростанции, все равно наносят ущерб окружающей среде.

Пока единственным путем существенного уменьшения загрязнения окружающей среды являются малоотходные технологии. В настоящее время создаются малоотходные производства, в которых выбросы вредных веществ не превышают предельно допустимых концентраций (ПДК), что не приведет к ухудшению здоровья населения, а отходы не приводят к необратимым изменениям природы. Используется комплексная переработка сырья, совмещение нескольких производств, применение твердых отходов для изготовления строительных материалов.

Создаются новые технологии и материалы, экологически чистые виды топлива, новые источники энергии, снижающие загрязнение окружающей среды.

2. Химические факторы

В настоящее время известно около семи миллионов химических веществ и соединений, из которых 60 тысяч находят применение в деятельности человека. На международном рынке в последнее время ежегодно появляется от 500 до 1000 новых химических соединений и смесей. Химические загрязнения помимо их «производителя» — человека — оказывают негативные воздействия на растительный и животный мир, материалы, строения и конструкции, произведения искусства и исторические памятники.

Химические вещества по негативным последствиям их воздействия на человека имеют следующую классификацию:

общетоксические (ядовитые) — вызывающие отравление всего организма (оксид углерода, цианистые соединения, свинец, ртуть, бензол, мышьяк и его соединения и другие);

раздражающие — вызывающие раздражение дыхательного тракта и слизистых оболочек (хлор, аммиак, сернистый газ, фтористый водород, оксиды азота, озон, ацетон и другие);

сенсибилизирующие — действующие как аллергены (формальдегид, растворители и лаки на основе нитро — и нитрозосоединений и другие);

канцерогенные — вызывающие раковые заболевания (никель и его соединения, амины, оксиды хрома, асбест и другие);

мутагенные — приводящие к изменению наследственной информации (свинец, марганец, радиоактивные вещества и другие);

влияющие на репродуктивную (детородную) функцию (ртуть, свинец, марганец, стирол, радиоактивные вещества и другие).

Ряд вредных веществ (в основном пыли) оказывают на организм человека преимущественно фиброгенное действие, вызывая раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и оседая в легких, практически не попадая в круг кровообращения вследствие плохой растворимости в биологических средах (в крови, лимфе).

В организм человека химические вещества могут проникать через органы дыхания, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы и слизистые оболочки.

Среди химических веществ, представляющих опасность для человека, условно выделяют отдельные группы, получившие специфические названия, например, ксенобиотики, вредные вещества, тяжелые металлы, ядохимикаты, пыли, сильнодействующие ядовитые вещества и другие.

Ксенобиотиками, то есть чуждыми жизни (от «ксенос» — чужой и «био» — жизнь) называют вещества искусственного происхождения, которые наносят вред естественной среде обитания и человеку. Как правило, искусственно созданные химические соединения, предметы, различные отходы обладают особыми свойствами, не совместимыми с экологическими системами и характеристиками самого человека. Они имеют конечный срок полезного использования, разлагаются очень медленно, загрязняют атмосферу, гидросферу, почву, непосредственно или косвенно оказывают отрицательное влияние на людей и все живое.

Вредным называется вещество, которое при контакте с организмом человека может вызвать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как непосредственно в процессе контакта с веществом, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. По степени воздействия на организм вредные вещества подразделяются на 4 класса опасности: 1-й — вещества чрезвычайно опасные; 2-й — вещества высоко опасные; 3-й — вещества умеренно опасные; 4-й — вещества мало опасные.

Класс опасности вредных веществ устанавливают в зависимости от нормы и показателей, указанных в табл. 1.

Отравления протекают в острой и хронической формах. Острые отравления характеризуются кратковременностью действия токсичных веществ; возникают при поступлении в организм вредного вещества в относительно больших количествах — при высоких концентрациях в воздухе, воде, почве или продуктах питания, ошибочном приеме внутрь, сильном загрязнении кожных покровов.

Таблица 1 — Установление класса опасности вредных веществ

Термины, приведенные в таблице, имеют следующие определения.

Средняя смертельная доза при введении в желудок: доза вещества, вызывающая гибель 50 животных при однократном введении в желудок.

Средняя смертельная концентрация в воздухе: концентрация вещества, вызывающая гибель 50% животных при двух-четырехчасовом ингаляционным воздействии.

Смертельная доза при нанесении на кожу: доза, вызывающая гибель 50% животных при однократном нанесении на кожу.

Коэффициент возможности ингаляционного отравления: отношение максимально достижимой концентрации вредного вещества в воздухе при 200 С к средней смертельной концентрации вещества для мышей.

Хронические отравления возникают постепенно, при длительном поступлении яда в организм в относительно небольших количествах. Отравления развиваются вследствие накопления массы вредного вещества в организме (материальной кумуляции) или вызываемых в организме нарушений (функциональная кумуляция). Хронические отравления органов дыхания могут быть следствием перенесенной однократной или нескольких повторных острых интоксикаций.

Тяжелые металлы. Среди химических веществ, загрязняющих внешнюю среду (воздух, воду, почву), тяжелые металлы и их соединения образуют значительную группу токсикантов, оказывающих существенное неблагоприятное воздействие на человека.

Опасность тяжелых металлов обусловлена их устойчивостью во внешней среде, растворимостью в воде, сорбцией почвой, растениями, что в совокупности приводит к накоплению тяжелых металлов в среде обитания человека.

Термин «тяжелые металлы» связан с высокой относительной атомной массой. Одним из признаков, которые позволяют относить металлы к тяжелым, является их плотность. К тяжелым металлам относятся химические элементы с относительной плотность более 6. Таких элементов более 40. Число наиболее опасных тяжелых металлов с учетом их токсичности, стойкости и способности накапливаться во внешней среде, а также масштабов распространения, значительно меньше. Это — ртуть, свинец, кадмий, кобальт, никель, цинк, олово, сурьма, медь, молибден, ванадий, мышьяк.

Поступление тяжелых металлов в окружающую среду происходит в виде газов и аэрозолей (возгон металлов и пылевидные частицы) и в жидком виде (технологические сточные воды). Рассеивание металлов может происходить на сотни и тысячи километров, приобретая межконтинентальные масштабы, особенно при сжигании минерального топлива и выбросах в атмосферу при высокотемпературных технологических процессах (металлургии, обжиге цементного сырья и т. п.). Значительная часть полезных компонентов рудных ископаемых рассеивается при транспортировке, обогащении, сортировке. Миграция (подвижность) элементов зависит от летучести или растворимости соединений, температуры, кислотно-щелочного равновесия и других факторов. Установлено, что процесс накапливания тяжелых металлов в почве идет быстрее, чем их удаление. Период полуудаления из почвы цинка составляет 500 лет, кадмия — 1100 лет, меди — 1500 лет, свинца — несколько тысяч лет.

Тяжелые металлы и их соединения могут поступать в организм человека через легкие, слизистые оболочки, кожу и желудочно-кишечный тракт. Они являются факторами повышенного риска сердечно-сосудистых заболеваний.

Тяжелые металлы особенно опасны ввиду своей способности к биоаккумуляции.

Биоаккумуляция заключается в том, что малые дозы, получаемые в течение длительного времени, накапливаются в организме, создают в итоге токсичную концентрацию и наносят ущерб здоровью. Тяжелые металлы, как простые химические элементы, невозможно разрушить в результате химических процессов, которые протекают в нашем организме.

Кроме того, тяжелые металлы прочно связываются с белками и поэтому не выводятся из организма с мочой. Биоаккумуляция может усугубляться в пищевой цепи. Организмы, находящиеся в ее основе, поглощают химикаты из внешней среды и аккумулируют их в своих тканях. Питаясь этими организмами, животные следующего трофического уровня получают исходно более высокие дозы, накапливают более высокие концентрации и т. д. В результате на вершине пищевой цепи концентрация химиката в организмах может стать в 100 тысяч раз больше, чем во внешней среде. Такое накопление вещества при прохождении через пищевую цепь называют биоконцентрированием.

В начале 1970;х годов произошел трагический эпизод, известный как болезнь Минаматы, продемонстрировавший возможность биоаккумуляции ртути и др. тяжелых металлов Болезнь носит название маленького рыбацкого поселка в Японии. В середине 1950;х годов в Минамате у кошек стали замечать судороги, за которыми следовал частичный паралич, а затем — кома и смерть. Сначала думали, что страдают только кошки, особого значения этому не придавали. Однако, когда такие же симптомы стали проявляться у людей, беспокойство быстро возросло. Кроме того, стали замечаться случаи умственной отсталости, психические расстройства и врожденные дефекты. Со временем специалисты установили причину: острое ртутное отравление. Химическое предприятие, расположенное неподалеку, сбрасывало содержащие ртуть отходы в реку, впадавшую в залив, где рыбачили жители Минаматы. Оседавшую с детритом ртуть сначала поглощали бактерии, а затем она концентрировалась в пищевой цепи, попадая через рыб к кошкам и людям. Кошки пострадали в первую очередь, потому что питались исключительно остатками рыбы. К тому времени, когда ситуация была взята под контроль, погибли около 50 человек, еще 150 получили серьезные заболевания костей и нервной системы. До сих пор о трагедии напоминают уродливые тела и умственная отсталость жителей Минаматы.

Ядохимикаты. Человек создал много химических препаратов, преследуя свои хозяйственные и иные цели. Многочисленную группу ядохимикатов представляют пестициды.

Пестициды (от «реstis» — зараза и «цидо» — убиваю) — ядохимикаты, химические препараты для защиты сельскохозяйственных растений от вредителей, болезней и сорняков, а также для уничтожения паразитов сельскохозяйственных животных, вредных грызунов и т. п. К пестицидам относятся также средства, привлекающие или отпугивающие насекомых, регулирующие рост и развитие растений, применяемые для удаления листьев, цветов, завязей. При использовании пестицидов возможно их отрицательное влияние на экосистемы и здоровье человека, поэтому они должны применяться в минимальных количествах и лишь там, где невозможно обойтись биологическими или другими безвредными средствами.

Ставшая уже классикой история ДДТ, широко применявшегося в 1950;е годы, иллюстрирует существующую угрозу.

В 1938 г. швейцарский химик Пауль Мюллер натолкнулся на дихлордифенилтрихлорэтан (ДДТ), синтезированный за полвека до этого.

ДДТ оказался чрезвычайно токсичным для насекомых, и, казалось, относительно безвредным для человека и животных. Производить его было совсем не дорого. Он обладал широким спектром действия, т. е. использовался против многих видов вредителей и был очень стоек, т. е. с трудом разрушался в окружающей среде и обеспечивал продолжительную защиту. Это свойство давало дополнительную экономию, т.к. отпадала необходимость в дополнительных затратах труда и материала на неоднократные обработки.

ДДТ был настолько эффективен, что снижение численности вредителей во многих случаях привело к резкому росту урожаев. В сельском хозяйстве смогли отказаться от более трудоемких методов борьбы, в частности от севооборота и уничтожения остатков, смогли выращивать менее устойчивые, но более урожайные сорта, распространить некоторые культуры в новые климатические зоны, где ранее они были бы погублены насекомыми.

Кроме того, ДДТ оказался эффективным в борьбе против насекомых, переносящих инфекции. Например, во время второй мировой войны военные использовали его против вшей, переносящих сыпной тиф, и результате эта война стала первой, в которой от тифа погибло меньше людей, чем от ранений.

Всемирная организация здравоохранения при ООН распространяла ДДТ в тропических странах для борьбы с комарами и достигла заметного сокращения смертности от малярии. Достоинства ДДТ казались столь выдающимися, что в 1948 году Мюллер получил за свое открытие Нобелевскую премию.

Однако в 1950;60 годы орнитологи заменили катастрофическое сокращение популяций многих видов птиц, соответствующих вершине пищевых цепей. Рыбоядные птицы, например, белоголовый орлан и скопа, так пострадали, что возникла угроза их полного исчезновения. Исследования показали, что проблема связана с размножением: яйца разбивались в гнезде до вылупления птенцов. Оказывается, скорлупа этих яиц содержала высокие концентрации ДДТ. ДДТ влияет на обмен кальция, а в результате птицы откладывают яйца с тонкой скорлупой. Дальнейшие исследования показали, что птицы получали высокие дозы ДДТ в процессе биоконцентрирования в пищевых цепях. На рыбоядных птиц он влияет сильнее всего, так как огромные количества ДДТ стекают в водоемы, где в длинных пищевых цепях происходит его многоступенчатое биоконцентрирование.

ДДТ накапливается в жировых отложениях человека и практически всех остальных животных, включая арктических тюленей и антарктических пингвинов. Период полураспада ДДТ — 20 лет.

Гербициды (от «hеrbа» — трава) — химические вещества из группы пестицидов, предназначенные для избирательного уничтожения нежелательной, главным образом, сорной растительности. Применение гербицидов заменяет прополку сорняков. Многие из них, попадая в почву и водоемы, оказывают токсическое действие и могут вызывать гибель животных, растений, людей. Использование гербицидов во многих странах регламентировано законом.

Дефолианты (от «fоlium» — лист) — химические вещества (диоксин, бутифос и т. д.), предназначенные для провоцирования искусственного опадания листвы растений (например, для облегчения механизированной уборки хлопка). Без строжайшего соблюдения доз и мер предосторожности дефолианты представляют серьезную опасность для человека и животных.

Зооциды — химические вещества, предназначенные для уничтожения вредных, преимущественно позвоночных, животных-грызунов, в частности, мышей и крыс, а также птиц, сорной рыбы и других.

Инсектициды (от «insесtum» — насекомые) — пестициды, предназначенные для борьбы с нежелательными (с точки зрения человека) в хозяйствах и природных сообществах насекомыми.

Фунгициды (от «fungus» — гриб) — химические вещества, предназначенные для борьбы с грибами-возбудителями болезней, разрушающими древесные конструкции и повреждающими хранящиеся материальные ценности.

Детергенты (от «dеiеrgео» — стираю) — химические соединения, понижающие поверхностное натяжение воды и используемые в качестве моющего средства или эмульгатора. Детергенты — широко распространенные и опасные для человека, животных и растений, химические загрязнители воды, водоемов, почв.

Пыль. Появление механических примесей — пыли — в атмосфере связано с выделением различными природными или техногенными источниками тонкодисперсных частиц отложений или разрушенных материалов органического и неорганического происхождения.

Частицы пыли могут иметь пластинчатую, нитевидную и зернистую формы.

По среднему размеру частиц (диаметру) различают пыль:

макроскопическую (более 10 мкм), выпадающую из неподвижного воздуха с возрастающей скоростью;

микроскопическую (0,25−10 мкм), оседающую с постоянной скоростью;

ультрамикроскопическую (0,01−0,25 мкм), не оседающую в результате броуновского движения;

субмикроскопическую (менее 0,01 мкм).

Время падения частиц пыли в неподвижном воздухе с высоты 1 м и зависимости от размера изменяется от 2,2 мин (более 10 мкм) до 3,5 ч (I мкм) и 46 ч (0,2 мкм).

Наиболее вредной для организма человека является пыль размером 0,2 — 5 мкм. Пыль меньшего размера может удаляться из легких вместе с выдыхаемым воздухом, большего (до 12 мкм) — задерживаться в верхних дыхательных путях.

Вредное воздействие пыль оказывает на органы дыхания, пищеварения, кожные покровы, слизистые оболочки и глаза в форме соответственно пневмокониозов, отравлений и опухолей, дерматитов и экзем, конъюнктивитов. Ядовитые пыли (свинец, цинк, мышьяк и другие) действуют преимущественно на органы пищеварения, слизистые оболочки и глаза, неядовитые — засоряют верхние дыхательные пути, вызывают бронхиты, гнойничковые заболевания кожи. Наиболее частыми являются заболевания бронхитом и пневмокониозы.

Бронхиты возникают при задержке крупных частиц (более 5 мкм) в верхних дыхательных путях, пневмокониозы — заболевания органов дыхания с изменением ткани — возникают в результате действия пыли размером частиц менее 5 мкм. В зависимости от химического состава пыли могут развиваться различные виды пневмокониозов: силикоз (SiО2), силикатоз (Si02 в комплексе с другими веществами), асбестоз и т. п.

Сильнодействующие ядовитые вещества. Специалисты в области военного дела и гражданской обороны выделяют особую группу веществ — сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯВ). СДЯВ — это образующиеся и больших количествах в промышленности, на транспорте, па складах, при военных действиях химические соединения, способные при авариях переходить в атмосферу и вызывать массовое поражение (отравление) людей и животных, а также заражать окружающую среду.

Особенностями СДЯВ являются:

способность по направлению ветра переноситься на большие расстояния, в результате чего вызывать массовые поражение людей;

объемность действия, то есть способность зараженного воздуха проникать в негерметизированные помещения;

большое разнообразие СДЯВ, что создает трудности в создании средств индивидуальной защиты;

способность многих СДЯВ оказывать не только непосредственное действие, но и заражать людей посредством воды, продуктов, окружающих предметов.

Объекты экономики, при авариях или разрушениях которых могуч произойти массовые поражения людей, животных и растений СДЯВ, относят к химически опасным объектам. На территории России число таких объектов превышает 3000. Особую опасность представляет железнодорожный транспорт, испытывающий наибольшую нагрузку при транспортировке СДЯВ.

Облако СДЯВ, передвигаясь по ветру, создает зону заражения.

Зона заражения — это территория непосредственного воздействия СДЯВ, а также местность, в пределах которой распространилось облако СДЯВ с поражающей концентрацией. Масштабы (глубина и площадь) зависят от величины аварийного выброса, физико-химических и токсических свойств вещества, метеоусловий (температура воздуха, скорость ветра, степень вертикальной устойчивости воздуха), характера местности (рельеф, растительность, застройка) и т. п. Внешние границы определяются по пороговой ингаляционной токсодозе, вызывающей начальные симптомы поражения. Важнейшей характеристикой опасности СДЯВ является относительная плотность их паров (газов). Если плотность пара какого-либо вещества меньше 1,0 (легче воздуха), он будет быстро рассеиваться, Большую опасность представляют СДЯВ, относительная плотность паров которых больше 1 — они дольше удерживаются у поверхности земли, накапливаются в различных углублениях местности, их воздействие на людей и окружающую среду является более продолжительным и опасным.

2.1 Совокупное воздействие факторов среды на человека

В природно-техногенной среде редко встречается изолированное действие вредных факторов, обычно человек подвергается совокупному их воздействию. При этом различают сочетанное, комбинированное и комплексное воздействия.

1. Под сочетанным действием понимают действие неблагоприятных факторов разной природы (физических, химических, биологических).

2. Под комбинированным действием понимают влияние факторов одной природы, чаще всего химических веществ. Комбинированное действие — это одновременное или последовательное действие на организм нескольких токсикантов при одном и том же пути поступления.

Различают несколько типов комбинированного действия в зависимости от эффектов токсичности:

Аддитивное действие — это суммарный эффект смеси, равный сумме эффектов действующих компонентов. Аддитивность характерна для веществ однонаправленного действия, когда компоненты смеси оказывают влияние на одни и те же системы организма, причем при количественно одинаковой замене компонентов друг другом токсичность смеси не меняется.

При потенцированном действии (синергизме) компоненты смеси действуют так, что одно вещество усиливает действие другого. Эффект комбинированного действия при синергизме больше аддитивного. Потенцирование отмечается при совместном действии диоксида серы и хлора; алкоголь повышает опасность отравления ртутью и некоторыми другими промышленными ядами.

При антагонистическом действии компоненты смеси действуют так, что одно вещество ослабляет действие другого. Эффект комбинированного действия меньше аддитивного.

При независимом действии комбинированный эффект не отличается от изолированного действия каждого токсиканта в отдельности, при этом преобладает эффект наиболее токсичного вещества. Комбинации веществ с независимым действием встречаются достаточно часто, например бензол и раздражающие газы, смесь продуктов сгорания и пыли.

3. Под комплексным воздействием понимается влияние ядов, поступающих в организм одновременно, но разными путями [2]

3. Влияние промышленных выбросов на здоровье населения России

Атмосферный воздух загрязняется путем привнесения в него или образования в нем загрязняющих веществ в концентрациях, превышающих нормативы качества или уровня естественного содержания.

Загрязняющее вещество — примесь в атмосферном воздухе, оказывающая при определенных концентрациях неблагоприятное воздействие на здоровье человека, объекты растительного и животного мира и другие компоненты окружающей природной среды или наносящее ущерб материальным ценностям.

Несмотря на то, что в последние годы содержание в атмосферном воздухе российских городов и промышленных центров таких вредных примесей, как взвешенные вещества, диоксид серы, существенно уменьшилось (в связи со значительным спадом производства), влияние выбросов промышленности на здоровье человека продолжает оказывать существенное воздействие.

Список городов с катастрофическим уровнем загрязнения атмосферного воздуха в России увеличивается ежегодно, но многие годы в нем числятся Братск, Екатеринбург, Кемерово, Красноярск, Липецк, Магнитогорск, Москва, Нижний Тагил, Новокузнецк, Новосибирск, Ростов-на-Дону, Тольятти. Как видно, в этом списке наш регион занимает одно из ведущих мест по неблагоприятной экологической обстановке.

Наиболее значимое влияние на состав атмосферы оказывают предприятия черной и цветной металлургии, химическая и нефтехимическая промышленность, стройиндустрия, энергетические предприятия, целлюлозно-бумажная промышленность, автотранспорт, а в некоторых городах и котельные.

От загрязнения воздуха страдают животные и растения. Например, отходы медеплавильных заводов — хлор, мышьяк, сурьма — вызывают гибель домашних и диких животных, поедающих отравленную этими веществами пищу, тяжелые заболевания скота наблюдаются от фтористых соединений. Медь и цинк, попадающие с выбросами заводов на землю, могут полностью уничтожить травяной покров. Воздействие сернистого газа и его производных на человека и животных проявляется прежде всего в поражении верхних дыхательных путей.

Вредные для человека и для природы выбросы могут перемещаться в воздушных потоках на громадные расстояния. Например, установлено, что выбросы промышленных предприятий Германии и Великобритании переносятся на расстояния более 1000 км и выпадают на территории Скандинавских стран, а из северо-восточных штатов США — на территории Канады. Вредоносные последствия загрязнения среды сказываются и в нашей стране. Так, по данным Европейской экономической комиссии ООН, через российскую границу в воздушных потоках с запада на восток идет в 4 раза больше серы, чем в обратном направлении.

Состояние атмосферы сказывается на показателях заболеваемости. Например, в Новокузнецке были изучены риски нарушения здоровья различных групп населения под влиянием загрязнения атмосферы. Исследования были выполнены в Институте комплексных проблем гигиены и профессиональных заболеваний Сибирского отделения РАМН. По данным стационарных исследований, максимальные разовые и среднесуточные концентрации загрязнений атмосферного воздуха в жилых районах превышали предельно допустимые:

по пыли в 4,2 — 8,6 раза;

по сернистому газу — в 2−10,4 раза;

по окиси углерода — в 1,9−7 раз;

по двуокиси азота — в 2,7−16,3 раза;

по сероводороду — 1,4−9 раз;

по фенолу — в 5−17,6 раза;

по саже — в 4,2−24,7 раза;

по серной кислоте — в 1,1−4 раза;

по формальдегиду — в 2−8,3 раза.

В пробах пыли содержалось до 36 микроэлементов, среди которых такие токсичные, как свинец, кадмий, ртуть, хром, сурьма, цинк. Исследования показали, что особенно связаны с уровнем загрязнения атмосферного воздуха показатели заболеваемости детей всех возрастных групп, как мальчиков, так и девочек. В наиболее загрязненном районе заболевание органов дыхания выше среднего по городу в 2,1 раза, кожи и подкожной клетчатки — 2,7 раза, крови и кроветворных органов — в 2 раза.

Комплексная оценка состояния здоровья детей, осуществленная на основе углубленного медицинского осмотра школьников 7−11 лет, показала, что общее число здоровых детей в высокозагрязненном районе составило 6,6%, в контрольном районе — 19,9%.

Более трети учащихся в загрязненном районе имеют функциональное отклонение, 60,5% страдают различными хроническими заболеваниями. У 20,3% детей, проживающих в районе с высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха, выявлено повышенное артериальное давление (в контрольном районе — у 9,7%), у 47,7% - анемия (в контрольном районе у 19,3%).

Изучение распространенности аллергенных заболеваний среди детей в Новокузнецке показало, что наибольшее число их отмечается в районах с высоким загрязнением атмосферы (в 5,6 раза по сравнению с контрольным районом). Причем в этих районах отмечено большое число тяжелых форм аллергии в сочетании с другими заболеваниями.

Все названные патологии, по заключению исследователей связаны с воздействием пыли, сернистого ангидрида, серной кислоты и двуокиси азота. Высокая корреляция выше указанных заболеваний с суммарным загрязнением атмосферного воздуха наблюдается постоянно.

Существенное значение при заболеваниях легких в условиях загрязненных атмосферы имеет возрастной фактор. Если обращаемость людей с легочной патологией до 19 лет принять за 100%, то в возрастной группе 20−29 лет она составила 109%, 30−39 лет — 250%, 40−49 лет — 302%, 50−59 лет — 549% и 60 лет и старше 449%. При этом у мужчин наименьший показатель заболеваемости наблюдается в возрастной группе 20−29 лет, у женщин — до 19 лет. В старших возрастных группах у мужчин показатели заболеваемости выше, чем у женщин.

Иногда трудно проследить, в какой степени следует винить природную среду, скажем, в росте числа психических, сердечно-сосудистых заболеваний, сокращении продолжительности жизни и т. д. Нельзя все переложить на природную среду, однако последняя вносит свой вклад. Хотя кажется, что человек привык, скажем, к напряженному ритму городской жизни, загрязненному воздуху, но это, в конечном счете, способствует стрессовым ситуациям, болезням.

Таким образом, технический прогресс вызвал к жизни массу новых факторов (новые химические вещества, различные виды радиации и т. д.), перед которыми человек, как представитель биологического вида практически беззащитен. К сожалению, у него пока нет эволюционно выработанных механизмов защиты от их воздействия.

4. Выхлопы автотранспорта: проблемы загрязнения воздуха и меры борьбы с ними

В автомобильных двигателях внутреннего сгорания в мире ежегодно сжигается около 2 млрд. т. нефтяного топлива. При этом коэффициент полезного действия в среднем составляет 23%, остальные 77% уходят на обогрев окружающей среды.

В России автотранспорт ежедневно выбрасывает в атмосферу 16,6 млн. т. загрязняющих веществ. Особенно тяжелая экологическая ситуация сложилась в Москве, Санкт-Петербурге, Томске, Краснодаре. 30% заболеваний горожан непосредственно связаны с загрязненностью воздуха выхлопными газами.

Автомобильными двигателями выделяются в воздух городов:

более 95% оксида углерода;

около 65% углеводородов;

около 30% оксидов азота.

Автомобиль загрязняет воздух не только токсичными компонентами отработанных газов, парами топлива, но и продуктами износа шин, тормозных накладок. В городские водоемы и почву попадают топливо и масла, моющие средства и грязная вода после мойки, сажа. В атмосферный воздух постоянно поступают пары топлива из баков, наиболее заметные в летний период в местах массовых стоянок автомобилей. Наибольший ущерб здоровью наносят машины, стоящие в непосредственной близости жилых зданий.

В защите атмосферы от загрязнения автомобильными выхлопами наша страна существенно отстала от развитых стран Запада, причем по многим показателям. Двигатели даже новых отечественных автомобилей выбрасывают в расчете на 1 км пройденного пути в 3−5 раз больше вредных веществ, чем их зарубежные аналоги. Проверки показывают, что каждый пятый автомобиль эксплуатируется с повышенной токсичностью или дымностью отработанных газов. В крупных городах доля загрязнения воздуха автотранспортом достигает 70−80% от общего уровня загрязнения. В ряде городов содержание окиси углерода в воздухе над автомагистралями в 10−12 раз превышает предельно допустимую норму. По оценкам медиков и экологов, автотранспорт заметно сокращает среднюю продолжительность жизни населения.

В мире действуют три основных стандарта, по которым измеряются предельно допустимые выбросы автомобиля страна производителя:

европейский международный стандарт, утвержденный в 1993 году, действует на территории всех европейских государств и является действительным по всему миру;

более жесткий американский стандарт, который в последнее время планируется объединить с европейским для упрощения процедуры контроля;

самый строгий стандарт, также действительный во всем мире, действует в Японии.

Российский стандарт экологической безопасности не только не соответствует нынешним мировым требованиям, но и отстает от них на 15 лет. До сих пор действует стандарт 1978 года.

Однако нельзя сказать, что в России ничего не предпринимается с целью улучшения экологической обстановки. Для уменьшения уровня загрязнения атмосферного воздуха начинают регулировать транспортные нагрузки на улицах городов, стараются, чтобы они были более равномерными. Для этого, прежде всего, следует учитывать структуру города — расположение промышленных районов и жилых, мест отдыха и центров культурно-бытового обслуживания. Наиболее загруженные участки транспортной сети надо дублировать, прокладывая новые линии движения транспорта.

Серьезную проблему представляют автомобильные «пробки» в крупных городах. Дело в том, что объем выделяемых в атмосферу токсичных веществ находится в прямой зависимости от расхода топлива, который, в свою очередь, зависит от скорости движения автомобиля. Когда транспорт «еле ползет» по перегруженным улицам, расход топлива увеличивается в 3−4 раза, следовательно, резко увеличивается выброс вредных веществ в атмосферу.

Для повышения средней скорости движения в крупных промышленных центрах японские инженеры еще в 60-х годах предложили строить многоярусные автомобильные эстакады в местах наибольшего скопления транспорта.

В России особенно тяжелая экологическая ситуация с автотранспортом сложилась в Москве. Средняя скорость движения здесь снизилась до 12 км/ч, а средняя длина проезда без остановки составляет 400−500 м. Каждый четвертый двигатель не соответствует требованиям ГОСТа по токсичности, дымности. Ежедневно под окнами жителей домов прогревают двигатели сотни тысяч автомобилей.

Программа экологической безопасности на автомобильном транспорте предусматривает увеличение объемов дорожного строительства и реконструкцию существующих трасс. Главная цель при этом — повысить скорость движения автомобилей до 50−60 км/ч.

Эффективной мерой снижения вредного влияния на горожан автомобильного транспорта является организация пешеходных зон с полным запретом въезда туда транспортных средств.

Транспортные тоннели должны устраиваться в направлении наиболее интенсивных транспортных потоков и разделять транспортное и пешеходное движение на разных уровнях.

Подавляющая часть личных автомобилей размещается во дворах жилых домов, на газонах и детских площадках. Это ухудшает условия жизни горожан.

Решением проблемы хранения индивидуального автотранспорта является сооружение многоэтажных кооперативных гаражей и гаражей-гостиниц.

Токсикологическое действие выхлопов автотранспорта на здоровье человека всегда было и остается важнейшей проблемой в сохранении здоровья людей. Состояние здоровья населения сегодня зависит от того, насколько эффективно будут приниматься меры по улучшению экологической обстановки в целом и, в частности, защиты окружающей среды от выбросов автотранспорта.

5. Воздействие химических веществ на человека

Практически все химические вещества могут как-то воздействовать на организм человека и животных, а также на растительный мир. Они могут нанести поражение от едва заметного до ярко выраженного. Это зависит от степени ядовитости вещества, его количества, которое попало в организм, от агрегатного состояния (они могут быть в виде газов, дымов, паров, мороси, жидкости, вязких веществ или порошка) и продолжительности воздействия. Огромное значение имеет при этом состояние самого организма. Ослабленный организм подвержен более сильному разрушающему действию химического вещества.

Химические вещества проникают в организм различными путями: через органы дыхания, кожу, глаза, желудочно-кишечный тракт, поверхности ран, вызывая при этом как местные, так и общие поражения.

В зависимости от физического состояния химического вещества, его концентрации в окружающей среде и во внутренней среде организма, пути проникновения в организм у человека могут быть поражены печень, почки, сердце, легкие, нервная система и головной мозг.

Отравления химическими веществами могут быть случайными и преднамеренными, профессиональными и бытовыми, а также лекарственными.

В домашних условиях наиболее часто отравления происходят в результате неумелого использования средств бытовой химии, а также лекарственными и пищевыми веществами, ядами, предназначенными для сорных растений и вредных животных (включая насекомых). Это связано часто с нарушением правил использования препаратов для уничтожения насекомых, красителей, растворителей, лаков, красок. Нередки случаи отравления бензином, керосином, кислотами, щелочами.

Из значительного количества разнообразных признаков химического отравления отметим лишь наиболее характерные и общие: появление чувства страха, общее возбуждение, эмоциональная неустойчивость, нарушение сна, раздражение глаз, слизистой носа и гортани, покраснение кожи, рвота, тошнота, появление неестественного, специфического запаха. Действие химических веществ наступает даже при очень малых дозах. Их разрушающее влияние сказывается на всех людях. Однако токсическая доза для каждого индивидуальна и зависит от чувствительности организма.

Общие принципы неотложной помощи при поражениях опасными химическими веществами:

прекращение дальнейшего поступления яда в организм и удаление невсосавшегося;

ускоренное выведение из организма всосавшихся ядовитых веществ;

восстановление и поддержание жизненно важных функций организма.

Необходимо выяснить, чем вызвано отравление, когда оно произошло, каким путем и сколько ядовитого вещества поступило в организм. Но прежде всего, необходимо срочно вызвать специализированную медицинскую помощь или обратиться непосредственно в токсикологический центр. От того, как быстро будет оказана помощь, часто зависит жизнь пострадавшего.

Поступать в организм человека яды могут через органы дыхания, пищеварительный тракт и кожу. Огромная поверхность легочных альвеол (около 80−90 м2) обеспечивает интенсивное всасывание и быстрый эффект действия ядовитых паров и газов, присутствующих во вдыхаемом воздухе. При этом легкие становятся входными воротами в первую очередь для тех из них, которые хорошо растворяются в жирах. С отравленной пищей, водой, а также в чистом виде токсичные вещества всасываются в кровь через слизистые оболочки полости рта, желудка и кишечника. Что касается жиронерастворимых ядов, то многие из них проникают через клеточные мембраны слизистых оболочек желудка и кишечника, по порам или пространствам между мембранами.

Скорость проникновения ядов через неповрежденную кожу прямо пропорциональна их растворимости в липидах, а дальнейший их переход в кровь зависит от способности растворяться в воде. Это относится не только к жидкостям и твердым веществам, но и к газам.

Загрязнение организма людей становится привычным явлением во всем мире. Для того чтобы выяснить сколько же ядовитых веществ отягощают наше тело, экспериментальная группа Всемирного фонда дикой природы провела в Великобритании серию тестов крови людей, ведущих самый разный образ жизни. В 2003 году была протестирована кровь обычных граждан и в каждой пробе обнаружили в среднем по 27 химикатов. Это были как давно запрещенные химические соединения, наподобие хлорорганического пестицида ДДТ (дихлордифенилтрихлорэтана) и ПХБ из старых электроприборов и строительных материалов, так и вещества, содержащиеся в том, чем мы пользуемся каждый день: в красках, клеях, игрушках, современных электроприборах, мебели, коврах и одежде.