4.4. Виды загрязнения окружающей среды

Загрязнением считается любое нежелательное антропогенное изменение экологической системы. Загрязнение может быть механическим, химическим, осмофорным, биологическим, физическим, биоценотическим, ланд­шафтным.

Механическое загрязнение – осуществляется относительно инертными в физико-химическом отношении отходами человеческой деятельности: полимерными материалами в виде разного рода упаковок и тары, отработанными автопокрышками, строительным и бытовым мусором, твердыми отходами промышленного производ­ства, аэрозолями и т. д.

Воздух может загрязняться аэрозолями (пылями) де­зинтеграции, конденсации и вторичными взвешенными веществами, образующимися в процессах сжигания жидких и газообразных топлив, а также при протекании газофазных и фотохимических реакций в атмосфере. Время жизни частиц аэрозолей в воздухе и степень их воздей­ствия на человека зависят от многих факторов и прежде всего от размера частиц.

В настоящее время в земной атмосфере содержится более 20 млн т аэрозолей, которые по одной из классификаций условно можно разделить на три группы:

- пыли, представляющие собой твердые частицы, диспергированные в воздухе и образующиеся в процессах дезинтеграции;

- дымы – сконденсированные высокодисперсные частицы твердых веществ, возникающие при горении, испарении расплавов, растворов, проведении химических реакций и др.;

- туманы – скопление жидких частиц в газообразной среде.

Размер частиц аэрозолей в воздухе колеблется в пределах от 0,01 до 100 мкм. Крупные частицы с размером более 10 мкм быстро осаждаются из атмосферного воздуха, а мелкие, с размером частиц 0,01-0,1 мкм, как правило, выносятся в более высокие слои атмосферы и вымываются из нее с осадками.

Степень воздействия аэрозолей на организм человека зависит от количества (дозы) попавшей в него пыли и определяется ее проникающей способностью (табл. 4.1).

Таблица 4.1. Проникающая способность аэрозолей в организм человека

Размер частиц, мкм	Проникающая способность
Более 11	Практически не проникают
7-11	Накапливаются в носовой полости
4,7-7	Проникают в горло
3,3-4,7	Проникают в трахею и долевые бронхи
2,1-3,3	Проникают в сегментарные бронхи
1,1-2,1	Накапливаются в глубокой части бронхов
0,65-1,10	Проникают в бронхиолы
0,43-0,65	Проникают в альвеолы легких

Засорение среды является одной из форм механиче­ского загрязнения, оно существенно ухудшает эстетические и рекреационные качества среды. К данному виду загрязнения относится и засорение околокосмического пространства. По современным данным, в ближнем ко­смосе уже находится более 3 000 т космического мусора.

Проблема механического загрязнения окружающей среды, и в первую очередь отходами, крайне остро стоит перед всем мировым сообществом. Жизнедеятельность городов и сельскохозяйственных поселений порождает груды мусора, жидких стоков, аэрозолей, которые буквально превратили все структурные уровни биосферы в колоссальную свалку. Ежегодно в мире образуется до 1,0-1,5 млрд. т вредных производственных и 400-450 млн т коммунальных отходов (КО). На каждого жителя Земли приходится в среднем за год 0,12 т отходов потребления, 1,2 т всех продуктов производства, т. е. «отложенных» отходов, и около 14 т отходов переработки сырья.

Если до 7% промышленных отходов в развитых странах поступает на вторичное использование, то коммунальные отходы и их переработка представляют в настоящее время трудноразрешимую проблему. Ежегодный мировой прирост КО составляет порядка 3%, а в некоторых странах он достигает 10%.

Мировой опыт показывает, что для захоронения 1 т КО требуется поря­дка 3 м² площади, поэтому свалки занимают во всем мире сотни тысяч гектаров земель, практически выведенных из сельскохозяйственного оборота. Известно, что для захоронения КО ежегодно требуются все бóльшие площади земель, например, для городов с населением до 350 тыс. человек при высоте складирования отходов 10 м необходимо 5 га; 350-700 тыс. – 10 га; 700 тыс.-1 млн – 13,5 га; для городов с населением более 1,1 млн жителей необходимо более 18 га земель.

Химическое загрязнение формируется в результате измене­ния естественных химических свойств окружающей среды при поступле­нии не свойственных ей реакционноспособных химических веществ или же в концентрациях, превышающих фоновые. Наиболее массовыми химическими загрязнителями являются оксиды углерода, серы и азота, углеводороды, соли кислот и щелочей, соединения серы, фтора, фосфора, фе­нолы и др.

Химические загрязнители по характеру своего воздействия на здоровье людей подразделяются на следующие группы: токсические, раздражающие, сенсибилизирующие, канцерогенные, мутагенные, влияющие на репродуктивную функцию. В настоящее время известно более 3 млн химических соединений, ежегодно синтезируется более 100 000 новых веществ, в результате этого че­ловечество находится под угрозой воздействия 40-50 тыс. химических соединений разных классов, не свойственных естественным условиям окружа­ющей среды.

Интересно, что и сами люди являются источниками выделения в воздух более 20 загрязняющих веществ – антропотоксинов (углекислого газа, аммиака, кетонов, сероводорода и др.). В небольших, плохо вентилируемых помещениях (школьных классах, аудиториях, кабинетах и др.), при большом скоплении людей содержание антропотоксинов может достигать уровней, допустимых лишь для производственных зданий. Вероятность образования высоких концентраций загрязняющих веществ в воздухе помещений привела к появлению понятия «синдром больных зданий».

Близким по природе к химическому является осмофорное загрязнение. Оно осуществляется пахучими веществами (одорантами) в таких низких концентрациях, которые не могут оказывать химического резорбтивного воздействия на человека, но могут вызывать рефлекторные реакции организма.

При больших концентрациях одорантов их необходимо рассматривать как химические загрязнители. Реакция организма на осмофорное загрязнение проявляется в ощущении запаха, изменении биоэлектрической активности мозга, световой чувствительности и т. д. Запах – наиболее воспринимаемая форма загрязнения окружающей среды, обнаруживаемая нами при помощи обоняния. Около 50% всех жалоб населения на загрязнение воздуха связано с ощущением неприятных или тяжелых запахов.

Первичной реакцией человека на неприятный запах является ощущение неудобства, беспокойства; вторичные эффекты, связанные с воздействием высоких концентраций одоранта, проявляются в виде рвоты, нарушения сна, учащения пульса, повышения артериального давления, болезненных ощущений со стороны основных органов. Кроме того, влияние неприятных запахов может выражаться в головной боли, состоянии усталости, повышенной сонливости или, наоборот, возбуждении, слюнотечении и пр.

Поэтому понятие «неприятный запах» приобретает определенный санитарно-гигиенический смысл. Около 20% химических веществ обладает неприятным запахом, а количество веществ, распознаваемых по запаху, близко к 100 тысячам.

Биологическое загрязнение осуществляется нехарактерными для данной экосистемы живыми организмами и/или продуктами их жизнедеятельности, которые ухудшают условия существования естественных биотических сообществ или негативно влияют на здоровье человека и результаты его хозяйственной деятельности.

В настоящее время в связи с массовой урбанизацией, значительным увеличением плотности населения в городах, интенсивным развитием фармацевтической, пищевой и особенно микробиологической промышленнос­ти все большую роль в загрязнении биосферы играют биологически активные вещества. Основными факторами неблагоприятного воздействия на окружающую среду являются живые и мертвые клетки микроорганизмов (бактерии, вирусы, риккетсии, спирохеты, грибы, простейшие) и продукты их метаболизма. Отрицательное действие их заключается в возникновении и развитии различных аллергических реакций и инфекционных заболева­ний. Чаще всего возникают такие заболевания, как аспергиллезы, кандидозы и микозы. Они наиболее опасны для лиц с пониженной сопротивляемос­тью организма.

Одним из ярких примеров заболеваний, которые могут возникать в «больных зданиях», является так называемая «болезнь легионеров». Впервые она была описана в 1976 г. в Филадельфии, когда после очередного конгресса организации «Американский легион» из 4 400 его участников 221человек заболел неизвестной гриппоподобной болезнью, причем 34 из них умерли. Это новое заболевание и получило название «болезни легионеров». Она характеризуется развитием пневмонии, интоксикацией, лихорадкой, а также поражением центральной нервной системы (ЦНС), желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и почек. Возбудителями болезни являются микроорганизмы – легионеллы, которые сохраняют жизнеспособность при тем­пературе от +4 до +65 °С. С воздухом или загрязненной водой легионеллы попадают в системы кондиционирования воздуха, где и находят благоприятную среду для своего размножения и распространения. Воздух от си­стем кондиционирования, зараженный легионеллами, по­ступает в помещения и приводит к массовым заболеваниям находящихся там людей.

Источниками биологического загрязнения также мо­гут быть сооружения биохимической очистки сточных вод предприятий и городов, больни­цы, поликлиники, свалки коммунальных и промышленных отходов, свиноводче­ские хозяйства, фермы крупного рогатого скота, птицефабрики и т. д.

Адсорбированные на частичках аэрозолей микроорганизмы могут распространяться на большие расстояния. Исследования показывают, что жизнеспособные клетки микроорганизмов в ряде случаев поднимаются на высоту 3 000 м. Известны случаи биологического загрязнения окружающей среды, приведшие к массовым желудочно-кишечным заболеваниям (сальмонеллезу, гепатиту), внутрибольничным стойким инфекциям. Достоверно доказано, что заболевания детей, проживающих вблизи заводов по производству антибиотиков, в 1,5-3 раза выше средней заболеваемости для данного населенного пункта.

Особенностью многих жилых помещений является вы­сокий уровень биологического загрязнения, что приводит к аллергизации проживающих в них людей. В домашней пыли содержатся микроскопические сапрофитные клещи, выделения которых и являются причиной аллергизации человека. Клещи могут жить в постельных принадлежностях, коврах, мягкой мебели, одежде.

В домашней пыли присутствуют также эпидермальные аллергены из шерсти, перхоти и слюны кошек, собак, других домашних животных, пера и экскрементов птиц (голубей, попугаев, канареек и пр.). Высокой сенсибилизирующей активностью обладают хитиновый покров и экскременты тараканов, эпидермис низших рачков дафний, используемых в качестве сухого корма для рыбок.

Домашняя пыль является сорбентом и накопителем спор различных плесневых грибов, которые также являются активными аллергенами и приводят к снижению иммунитета организма, бронхиальной астме, аллергическому альвеолиту и другим заболеваниям.

В настоящее время поднимается вопрос об опасности генетического загрязнения окружающей среды. Риск этого вида биологического загрязнения, связанного с генной инженерией, становится все более реальным. Высказываются опасения, что искусственно созданные микроорганизмы, попав во внешнюю среду, могут вызывать нарушения равновесия в природных экосистемах, а также эпидемии неизвестных болезней, с которыми людям будет трудно справиться. Кроме того, вследствие манипуляций с генами может происходить генетическая эрозия – потеря части генома и замещение генов или их локусов чужеродным генетическим материалом, попадающим с продуктами генной инженерии, полученными, в частности, на основе генома млекопитающих. Наибольшему риску генетического загрязнения подвержены редкие и исчезающие виды, популяции которых находятся на стадии деградации.

В ряде случаев случайно переселенные в новые экосистемы животные или растения могут приносить большой вред сельскому и лесному хозяйству (макробиологическое загрязнение). Так случилось, например, в Европе с американским колорадским жуком, ставшим здесь массовым вредителем пасленовых культур (картофель, томаты и др.). В свою очередь Европа «отплатила» Америке случайным заносом в дубовые леса непарного шелкопряда, который быстро размножился, найдя здесь свою экологическую нишу, и стал опасным вредителем.

В отдельную группу следует отнести лекарственные загрязнения. Некоторые лекарственные препараты оказывают неблагоприятное воздействие на организм человека даже в терапевтических дозах. Например, такие препараты, как амидопирин, фенацетин запрещены к производству, т.к. являются выраженными канцерогенами. Антибиотики тетрациклинового ряда обладают ототоксическим эффектом. При неправильном подборе дозы они, поражая слуховой нерв, вызывают глухоту у новорожденных. Кроме того, многие антибиотики нарушают биоценоз кишечника и других внутренних сред организма, вызывая дисбактериозы и кандидозы.

Физические виды загрязнения окружающей среды – радиоактивное, акустическое, вибрационное, электромагнитное, тепловое и световое загрязнения.

Радиоактивное загрязнение – это физическое загрязнение, связанное с повышением естественного радиоактивного фона и уров­ня содержания в среде радиоактивных элементов и веществ. При наличии радиоактивных веществ оно может рассматриваться и как химическое за­грязнение. Основными источниками радиоактивного загрязнения среды являются испытания ядерного оружия, атомные реакторы и установки, предприя­тия атомной промышленности, технологические, медицинские, науч­ные приборы и оборудование, зола, шлаки и отвалы, содержащие радиоактивные вещества, могильники радиоактивных отходов и т. д.

Активное повышение концентрации радиоактивных веществ в окружающей среде началось приблизительно с 1933 г., года начала планомерных работ по исследованию радиоактивных элементов.

При поглощении ионизирующего излучения радиоактивных веществ в организме наблюдаются разнообразные морфологические и функциональные нарушения, приводящие к развитию острой или хронической формы лучевой болезни, злокачественных новообразований, заболеваниям крови и генетическим изменениям. Кроме того, радиация усиливает воздействие на организм человека химических загрязнителей, таких как углеводороды, оксид углерода и др.

Естественное фоновое облучение создается космическим излучением и естественными радиоактивными ве­ществами, содержащимися в объектах окружающей среды. При этом неустойчивые ядра атомов (нуклиды) самопроизвольно распадаются с образованием атомов других элементов и выделением энергии. Радиоактивные превращения свойственны только отдельным веществам, которые содержат радионуклиды. Распад естественных радионуклидов группы тория, урана, актиния и других сопровождается испусканием особого вида излучения, называемого радиоактивным, которое может быть корпускулярным и квантовым. Корпускулярное излучение представляет собой поток α- и -частиц и нейтронов, а квантовое – -кван­тов и рентгеновского излучения.

С ионизирующими излучениями население в любом месте земного шара встречается ежедневно. Это, прежде всего, радиоактивный фон Земли, который складывается из трех компонентов:

• космического излучения (вклад в среднюю годовую дозу облучения человека 15,1%);

• излучения от содержащихся в почве, строительных материалах, воздухе и воде естественных радиоактивных элементов (68,8%);

• излучения от природных радиоактивных веществ, которые с пищей и водой попадают внутрь организма, фиксируются тканями и сохраняются в теле человека в течение всей его жизни (15,1%);

• другие источники (1%).

Средняя суммарная годовая доза облучения населения от природных источников составляет примерно 2 мЗв (зиверт), что в основном связано с поступлением радона и трития из грунтов, строительных материалов, воды, природного газа, воздуха. Кроме того, человек встречается с источниками искусственного излучения, включая радионуклиды, широко применяемые в хозяйственной деятельности.

При дозах облучения порядка 0,1 мЗв не наблюдается каких-либо пато­логических изменений в органах и тканях организма человека. Доза 0,1 Зв определяет допустимое разовое аварийное облучение населения, 0,05 Зв – допустимое облучение медицинского персонала и работников АЭС в нормальных условиях эксплуатации за год, 0,25 Зв – разовое допустимое облучение персонала, работающего с радиоактивными агентами. Доза облучения 1 Зв определяет нижний уровень развития лучевой болезни; 4,5 Зв – неизбежно вызывает тяжелую (летальную) степень лу­чевой болезни. В настоящее время считается, что общей пожизненной дозой облучения населения на территории Беларуси является 0,35 Зв. Сюда входят все дозы облучения, полученные человеком в течение всей жизни. Например, ежедневный в течение года просмотр всех телепередач обеспечивает дозу 0,01 мЗв; перелет самолетом на расстояние 2 400 км – 0,02-0,05 мЗв; одна процедура флюорографии – 3,7 мЗв; рентгеноскопия зуба – 0,03 мЗв; рентгеноскопия желудка (местная) – 0,336 мЗв.

Акустическое (шумовое) загрязнение характеризуется превышением уровня естественного шумового фона. Шум – одна из форм фи­зического (волнового) загрязнения окружающей среды, адаптация орга­низмов к которому практически невозможна. Наиболее мощными и распространенными источниками шума, особенно в городах, являются автомо­бильный и рельсовый транспорт, промышленные предприятия, авиация, бытовая техника (холодильники, магнитофоны, радиоприемники и т. д.). На долю транспорта приходится 60-80% всех шумов, проникающих в места пребывания людей. Известно, что в городах уровень шума повышается примерно на 1 дБА в год и за последние 10 лет возрос в мировом масштабе на 10-12 дБА.

Шум является общебиологическим раздражителем и при определенных условиях влияет на все органы и системы. Прежде всего, шум влияет на ЦНС, вызывая у человека чувство нервного напряжения, беспокойства и раздражения, появление неврозов в 30% случаев, головной боли – в 80%. В результате длительного воздействия повышенных уровней шума развиваются сердечно-сосудистые заболевания, прежде всего, сосудистая дистония. Гастрит, язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, другие хронические заболевания желудочно-кишечного тракта также характерны для лиц, длительное время находя­щихся в шумной обстановке. Существует достоверная связь между воздействием шума и нарушением обменных процессов в организме, понижением остроты слуха и зрения. В той или иной степени шум оказывает влияние на кору надпочечников, гипофиз, щитовидную железу, половые железы. Шум способствует повышению общей заболеваемости на 10-12 %. По мнению ученых, воздействие шума сокращает продолжительность жизни человека в больших городах на 8-12 лет.

Шум обладает кумулятивным эффектом, т.е. акустическое раздражение, накапливаясь в организме, все сильнее угнетает нервную систему. Несмотря на кажущуюся привычку к шуму, полная физиолого-биохимическая адаптация человека к шуму невозможна. Это означает, что шум совершает свое разрушительное действие, даже если человек к нему привык и как бы его не замечает.

Неслышимые звуки также могут оказывать вредное воздействие на организм человека. Так, инфразвуки, способные проникать в помещения даже сквозь самые толстые стены, способны влиять на психическую сферу человека, при этом затрудняются все виды интеллектуальной деятельности, ухудшается настроение, появляется ощущение ужаса, растерянности, тревоги, страха. Считается, что именно инфразвуками вызываются многие нервные заболевания жителей городов.

Исследованиями доказано воздействие шума и на растительные организмы. Так, растения близ аэродромов, с которых непрерывно стартуют реактивные самолеты, испытывают угнетение роста и даже отмечается исчезновение отдельных видов.

В целом ряде научных работ показано угнетающее действие шума (около 100 дБ с частотой звука от 31,5 до 90 тыс. Гц) на растения табака, где обнаруживали снижение интенсивности роста листьев, в первую очередь у молодых растений. Привлекает внимание ученых и действие ритмических звуков на растения. Исследования по изучению действия музыки на растения (кукуруза, тыква, петуния, циния, календула), проведенные в 1969 г. американским музыкантом и певицей Д. Ретолэк, показали, что на музыку Баха и индийские музыкальные мелодии растения отзывались положительно. Их габитус, сухой вес биомассы были наибольшими по сравнению с контролем. И, что самое удивительное, их стебли прямо-таки тянулись к источнику этих звуков. В то же время на рок-музыку и непрерывные барабанные ритмы зеленые растения отвечали уменьшением размеров листьев и корней, снижением массы, и все они отклонялись от источника звука, как будто бы хотели уйти от губительного действия музыки.

Растения, подобно людям, на музыку реагируют как целостный живой организм. Их чувствительными «нервными» проводниками, по мнению ряда ученых, являются флоэмные пучки, меристема и возбудимые клетки, расположенные в разных частях растения, связанные между собой биоэлектрическими процессами. Вероятно, этот факт – одна из причин сходства реакции на музыку у растений, животных и человека.

Вибрационное загрязнение – один из видов фи­зического загрязнения, связанного с воздействием механических колебаний твердых тел на объекты окружающей среды. Это воздействие может быть местным (колебания от ручных инструментов и оборудования, передаваемые к отдельным частям тела) и общим (колебания передаются всему организму в целом). Наиболее опасная частота общей вибрации лежит в диапазоне 6-8 Гц, поскольку она совпадает с собственной частотой колебаний внутренних органов человека, в результате сложения этих колебаний могут возникать явления резонанса с нарушением работы органов или даже их разрушением.

На рис. 4.1 представлена модель человека, состоящая из сосредоточенных масс, упругих связей (пружин) и диссипативных потерь, представленных на схеме демпферами.

Рис. 4.1Резонансная модель систем и некоторых органов человека

Из схемы видно, что резонансные явления могут происходить с различными частями тела человека при разных частотах. При вертикальной вибрации резонанс органов брюшной полости наблюдается при частотах 4-8 Гц, головы – 25 Гц, при более высоких частотах 30-80 Гц происходит резонанс глазного яблока. Например, в первых полетах американских космонавтов при вибрации с частотой 50 Гц они не могли считывать показания приборов вследствие резонансной вибрации глаз.

Субъективное ощущение человеком вибрации зависит от возраста, общего состояния организма, тренированно­сти, индивидуальной переносимости, эмоциональной устойчивости, нервно-психического статуса, а также от характеристик вибрации (виброскорости, виброускорения, вибросмещения, частоты и амплитуды).

Вибрация вызывает изменение частоты пульса и артериального давления, оказывает влияние на эндокринную систему, вызывает нарушение различных обменных процессов, функций вестибулярного и зрительного аппарата.

Воздействие вибрации на организм человека зависит от амплитуды и частоты колебаний (табл. 4.2).

Таблица 4.2. Характеристика воздействия вибрации на организм человека

Амплитуда колебаний, мм	Частота, Гц	Результат воздействия
0,015	Различная	Не оказывает существенного влияния
0,016 - 0,050	40 - 50	Нервное возбуждение с депрессией
0,051 - 0,100	40 - 50	Изменение в ЦНС, сердце и органах слуха
0,101 - 0,300	50 - 150	Возможно общее заболевание
0,101 - 0,300	150 - 250	Виброболезнь

Наибольшее количество жалоб на неприятные ощущения и болезненные состояния при вибрационном воздействии предъявляют лица в возрасте от 31 до 40 лет (65,5% от числа обратившихся во врачебные учреждения), что указывает на наличие повышенной виброчув­ствительности этой возрастной категории населения.

Электромагнитное загрязнение также относится к физическим формам загрязнения окружающей среды и происходит в результате изменения ее электромагнитных свойств, приводящих к глобальным и местным геофизическим аномалиям и изменениям в тонких биологических структурах живых организмов.

Электромагнитный фон планеты определяется в основном электрическими и магнитными полями Земли, атмосферным электричеством, радиоизлучением Солнца и Галактики, а также накладкой на естественный фон по­лей от искусственных источников (линии электропередачи, радио и телевидение, промышленные высоко- и сверхвысокочастотные установки, антенные поля, системы наземной и спутниковой связи, радиолокации, телеметрии и радионавигации, другие источники). Напряженность электромагнитного поля Земли изменяется в зависи­мости от расстояния до поверхности планеты: на высоте 0 км она состав­ляет 130 В/м; 0,5 км – 50 и 12 км – 2,5 В/м.

В процессе эволюционного развития все живые организмы на Земле приспособились к определенным природным электромагнит­ным полям и вынуждены были выработать по отношению к ним не толь­ко защитные механизмы, но в той или иной степени включить их в свою жизнедеятельность. Поэтому изменение параметров электромагнитного поля (ЭМП) по отношению к естественному может вызвать у живых су­ществ микроорганические сдвиги, которые в ряде случаев перерастают в патологические.

Энергия, поглощенная единицей массы за единицу времени, служит основой дозиметрической оценки – так называемая удельная поглощенная мощность (SAR), измеряемая в ваттах на килограмм. Если длина волны соизмерима с размерами облучаемого биологического объекта или отдельных его органов, то наблюдаются явления резонанса и стоячих волн, что приводит к росту электромагнитного поглощения.

Биологический эффект электромагнитного облучения зависит от частоты, продолжительности и интенсивности воздействия, площади облучаемой поверхности, общего состояния здоровья человека и пр. Кроме того, на развитие патологических реакций орга­низма влияют:

• режимы генерации ЭМП, в том числе ам­плитудная и угловая модуляции;

• факторы внешней среды (температура, влажность, повы­шенный уровень шума, рентгеновское излучение и др.);

• некоторые другие параметры (возраст человека, образ жиз­ни, состояние здоровья и пр.);

• область тела, подвергаемая облучению.

Наиболее чувствительны к воздействию ЭМП люди с ослабленным здоровьем, в частности, страдающие аллергическими заболеваниями или имеющие склон­ность к образованию опухолей. Весьма опасно электромагнитное облучение в период эмбриогенеза и в детском возрасте.

В общем случае ЭМП может оказывать на живые организмы тепловое и информационное воздействие.

По мере увеличения поглощенной энергии (или плотности потока энергии воздействующего ЭМП выше 10 мВт/см²) нару­шаются защитные механизмы, регулирующие температуру (термогенный эффект), что приводит к неконтролируемому повышению температуры тела. В этом случае наиболее уязвимы ткани с плохой циркуляцией крови и терморе­гуляцией (хрусталик глаза, семенные железы, желчный пузырь, участки желудочно-кишечного тракта). При этом появляются головные боли, раздражительность, сонливость, ослабление памяти и хронические поражения (у мужчин снижение тестостерона в крови, импотенция, у женщин – токсикозы беременности, патология родов).

Многие ученые объясняют влияние ЭМП на людей нарушениями информационно-управленческих процессов в организме, вызывающих перераспределение энергии, запуск хранящихся в организме программ и другим информационным воздействием.

К нетепловым (информационным) эффектам относятся:

1. Изменение ионной проницаемости клеточных мембран под действием слабоинтенсивных ЭМП, что может вызывать раковые заболевания, в частности лейкемию (рак крови).

На рис. 4.2 приведена зависимость риска заболевания лейке­мией от расстояния до телевышки (график отражает результаты 12-летнего обследования населения, проживающего в Бирминге­ме (Великобритания) вблизи телевышки высотой 240 м, вещаю­щей на 8 телеканалах общей мощностью 1000 кВт и на трех стереорадиоканалах суммарной мощностью 250 кВт).

2. Неблагоприятное воздействие слабоинтенсивных ЭМП на центральную нервную систему. Различают три степени воздейст­вия: легкую, которая характеризуется начальным проявлением астенического и нейроциркулярного синдромов; среднюю, когда симптомы указанных синдромов усилены и сочетаются с на­чальными проявлениями эндокринных нарушений; тяжелую, при которой усилена симптоматика нарушений функций централь­ной нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем чело­века и появляются разнообразные психические отклонения.

3. Влияние на сердечно-сосудистую систему, в том числе сни­жение артериального давления и замедление ритма сердца (брадикардия).

4. Демодулирующее действие. Наблюдались изменения элек­троэнцефалограмм и электрокардиограмм под воздействием высокочастотного излучения.

Рис. 4.2. Риск возникновения лейкемии в зависимости от расстояния

до телевизионной вышки (по вертикали указано, во сколько раз увеличилось число

заболеваний по сравнению со средним уровнем)

ЭМП радиочастотного диапазона могут вызывать в организме человека изменения со стороны нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной и пищеварительной систем, крови, обмена веществ и некоторых функций эндокринных желез. Биологическое действие ЭМП радиочастот зависит от частоты колебания волны. С повышением частоты, т. e. уменьшением длины волны, биологическое действие ЭМП становится более выраженным. Так, ЭМП длинных волн отличаются менее интенсивным воздействием на организм, чем коротких и ультракоротких.

Напряженность ЭМП вблизи линий электропередачи напряжением 500 кВ составляет 7,6-8,0 кВ/м, 750 кВ – 10-15 кВ/м. Неблагоприятные воздействия на организм могут проявляться уже при напряжении 1 000 В/м. При длительном воздействии СВЧ-излучений отмечаются изменения в формуле крови, помутнение хрусталика глаза (катаральные явления), трофические изменения (выпадение волос, ломкость ногтей, возрастание злокачественных новообразований, потеря массы тела и пр.).

Влияние ЭМП на организм прежде всего проявляется со стороны ЦНС. Психоневрологические симптомы выражаются постоянной головной болью, повышенной утомляемостью, ослаблением памяти, побледнением кожных покровов, анемией и обморочными состоя­ниями. Еще в 1986 г. суд американского штата Техас обязал электрическую компанию г. Хьюстона выплатить 25 млн долларов в качестве возмещения за ущерб, причиненный частной школе. На основании научных данных, суд сделал вывод: высоковольтная линия электропередачи, проходящая над территорией школы, создавала угрозу здоровью детей, и потребовал ее переноса вместе с возмещением ущерба здоровью детей.

Тепловое загрязнение является формой физического за­грязнения окружающей среды и характеризуется периодическим или длительным повышением температуры среды выше естественного уровня.

Тепловое загрязнение происходит в основном за счет сжигания топлива. Ежегодно в теплоагрегатах планеты сжигается огромное количество ископаемого топлива. Это сопровождается ежегодным выбросом в атмосферу более 22 млрд. т диоксида углерода, свыше 1 млрд. т других твердых, газо- и парообразных соединений и выделением 2•10²⁰ Дж свободной теплоты. Известно, что углекислый газ вместе с оксидами азота, метаном, водяными парами, хлорфторуглеводородами (ХФУ), озоном и другими веществами относится к парниковым газам – газам, задерживающим инфракрасное (тепловое) излучение Земли и создающим опасность повышения среднегодовых температур у поверхности нашей планеты вследствие так называемого парникового эффекта.

Предполагают, что к середине ХХI в. содержание углекислого газа в атмосфере удвоится, что неизбежно скажется на глобальном потеплении климата, которое оценивается величиной от 1,5 до 4°С. При этом че­рез юг Европы от Испании до Украины протянется полоса засушливого климата. Но севернее 50-й широты в Северной Америке и Евразии количе­ство осадков по мере потепления будет возрастать. Темпы опустынивания, ныне составляющие порядка 6 млн га в год, возрастут как в Азии, так и в Африке.

В настоящее время появились достаточно серьезные основания считать, что источником парниковых газов – диоксида углерода, метана и оксида азота, является не только сжигание ископаемого топлива. Недавно проведенные расчеты показали, что преобладающим источником парниковых газов оказалось нарушение жизнедеятельности микробных сообществ почв Сибири и части Северной Америки, связанное с интенсивной хозяйственной деятельностью в этих peгионах, глобальным загрязнением атмосферы и некоторы­ми другими факторами.

На процесс глобального потепления климата, вероятно, существенное влияние оказывает обнаруженное в 80-х годах прошлого столетия глобальное потемнение атмосферы. Оно происходит за счет поступления в атмосферный воздух аэрозолей (сажи, пыли неорганических соединений и др.), образующихся в процессах сжигания любого топлива. Частицы пыли создают в верхних слоях атмосферы экран, который задерживает часть солнечной энергии, поступающей на Землю. Исследования из космоса показывают, что благодаря этому явлению охлаждается поверхность океана в Северном полушарии планеты и других регионах. Это приводит к изменению атмосферных процессов, уже начались засухи в Африке и мощные муссонные наводнения в Азии.

Климатологи предупреждают, что глобальное потемнение атмосферы может привести к двойному усилению глобального потепления со всеми вытекающими последствиями.

Кроме того, американские и британские специалисты пришли к выводу, что климат Земли меняется также за счет повышения влажности воздуха. За последние 30 лет влажность приземного слоя воздуха выросла на 2,2%. По прогнозам экспертов, при общем потеплении климата на один градус влажность возрастет на 6%. Используя температурные прогнозы Международной комиссии по изменению климата, ученые установили, что к 2100 г. влажность воздуха на планете возрастет на 24%. При повышении влажности ухудшается теплообмен между живыми организмами и окружающей средой, что чревато серьезными последствиями для всей биосферы.

Тепловое загрязнение окружающей среды может приводить не только к глобальным, но и к локальным негативным последствиям. Наиболее ярким примером локального теплового загрязнения атмосферы является тепловое загрязнение крупных городов, где зимой температура в центре города на 3-4°С выше, чем на его окраине. Локальное тепловое загрязнение характерно также для крупных водоемов, куда сбрасываются теплые охлаждающие воды ГРЭС, крупных предприятий, станций очистки сточных вод городов, что может приводить к серьезным изменениям в биосфере.

Световое загрязнение – это форма физического загрязнения, связанная с периодическим или продолжительным превышением уровня освещенности местности за счет использования источников искусственного света.

Основным источником световой энергии на Земле является Солнце, суммарная радиация которого в средних широтах составляет 4,6 кДж/см² в сутки. Приходящая на земную поверхность солнечная радиация создает для ее обитателей определенный световой режим, составляющим которого является прямой и рассеянный свет. Соотношение между ними закономерно изменяется в зависимости от географической широты местности. В по­лярных районах преобладает рассеянная радиация, составляющая около 70% лучистого потока, а в экваториальных областях она не превышает 30%. Это обусловлено большей проходимостью лучей прямой ра­диации через более тонкий слой атмосферы.

Экологически значимыми являются следующие параметры света: продолжительность воздействия (долгота дня), интенсивность (в энергетических единицах), качественный состав лучистого потока (спектральный состав). Все живые opганизмы тонко реагируют на изменение длительности светового воздействия, они способны ощущать совершенно незначительные изменения соотношения светового и темного периодов суток. Эта способность организмов реализована в таком общебиологическом явлении, как фотопериодизм, который связан с феноменом биологических часов, образуя легкоприспособляемый механизм регулирования функций организма во времени. Фотопериодизм проявляется в разделении живых существ на две большие группы по времени активности – на дневных и ночных; организмы длинного и короткого дня. Продолжительность светового дня влияет на продолжительность менопаузы для насекомых; сезонность у растений и динамику их роста; развитие зимнего пушного покрова у зверей; цикличность половой активности, плодовитость, миграцию и т. д.

Интенсивность света управляет всей биосферой, влияя на первичное продуцирование органического вещества организмами-продуцентами. Качественные показатели света в экологическом отношении весьма существенны. В зависимости от высоты Солнца над горизонтом прямая ради­ация содержит от 28 до 43% фотосинтетически активной радиации (ФАР). Значительно больше ее в рассеянном свете, где ФАР достигает 50-60 % при облачном небе и 90% – при безоблачном, главным образом за счет увеличения доли сине-фиолетовых лучей, рассеиваемых атмосферой. В целом примерно половина солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли, приходится на ФАР в диапазоне волн 0,38-0,72 мкм. Другая ее половина не поглощается и не ассимилируется в процессе фотосинтеза.

Спектральная область поглощения солнечной радиации зелеными листьями и другими живыми организмами включает ультрафиолетовые, ви­димые и инфракрасные лучи. Видимый участок спектра обусловил появление у животных и растений ряда важных приспособлений. У зеленых растений сформировался светопоглотительный комплекс, при помощи которого осуществляется процесс фотосинтеза, возникла яркая окраска цветков; у животных появилось цветовое зрение, окраска покровов и отдельных частей тела.

Световой фактор четко определяет морфологические, физиологические и другие признаки живых организмов, вертикальные и суточные миграции, их поведенчес­кие реакции.

Ультрафиолетовые лучи практически полностью по­глощаются первыми слоями клеток покровных тканей и способствуют синтезу в организме вита­мина D. Однако длительное и мощное воздействие больших доз ультрафиолетового излучения может вызывать разрушение по­кровных клеток, индуци­ровать повышенное образование пигмента меланина и способствовать развитию злокачественных новообразований.

Инфракрасные, или тепловые, лучи несут основное количество тепловой энергии. Нагревание организма происходит в основном за счет хорошего поглощения тепловой энергии водой, количество которой в живом органи­зме достаточно велико.

Загрязнение атмосферы выбросами промышленности и автотранспорта привело к значительному изменению интенсивности светового потока, а уничтожение озонового слоя в результате необрати­мых химических реакций в атмосфере привело к интенсификации ультрафиолетового излучения. Эти явления вызывают глобальные нарушения на всех уровнях биосферы, что будет более подробно рассмотрено в соответствующих главах.

К биоценотическому загрязнению, а точнее, нарушению относят изменение баланса популяции, факторы беспокойства, случайную или направленную интродукцию и акклиматизацию видов, неконтролируемый отлов, отстрел, браконьерство и др.

Ландшафтное загрязнение связано с вырубкой лесов, зарегулированием водотоков, карьерной и шахтной разработкой ископаемых, дорожным строительством, эро­зией почв, осушением земель, лесными и степными пожарами, урбанизацией и прочими факторами.