реферат – Антропогенное воздействие на окружающую среду.

По А.Н. Тетиору (1992), к антропогенным воздействиям относят все виды угнетающих природу воздействий, создаваемых техникой и непосредственно человеком.

В более общем смысле под антропогенными воздействиями понимают деятельность, связанную с реализацией экономических, военных, рекреационных и иных интересов человечества, вносящую физические, химические и биологические изменения в окружающую природную среду. Все антропогенные воздействия делятся:

• • на загрязнения (внесение в среду нехарактерных для нее веществ, микроорганизмов, энергий или превышение естественного уровня этих агентов);
• • техногенные преобразования и разрушение природных систем и ландшафтов в процессе строительства, добычи полезных ископаемых, военных действий и т.д.;
• • исчерпание природных ресурсов;
• • глобальные климатические воздействия в связи с деятельностью человека;
• • эстетические воздействия (изменения природных форм, неблагоприятные для визуального восприятия).

Антропогенные воздействия на биосферу по их экологическим последствиям разделяют на положительные и отрицательные (негативные).

К положительным воздействиям можно отнести воспроизводство природных ресурсов, восстановление запасов подземных вод, полезащитное лесоразведение, рекультивацию земель на месте разработок полезных ископаемых и др.

К отрицательным (негативным) воздействиям относят все виды воздействий, создаваемых человеком и угнетающих природу. Небывалые по мощности и разнообразию негативные антропогенные воздействия особенно резко стали проявляться во второй половине XX в. Под их влиянием естествен ная биота экосистем перестала служить гарантом устойчивости биосферы, как это наблюдалось ранее в течение миллиардов лет.

Отрицательное (негативное) воздействие проявляется в самых разнообразных и масштабных акциях: исчерпании природных ресурсов, вырубке леса на больших площадях, засолении и опустынивании земель, вымирании, сокращении численности и видов животных и растений и т.д.

Наиболее распространенным видом негативного антропогенного воздействия на отдельные экосистемы и биосферу является загрязнение.

По видам загрязнений выделяют механические, химические, биологические, физические, визуальные, генетические, биоценотические и ландшафтные загрязнения.

По своей природе, глубине и площади распространения, времени действия и характеру приложения они могут быть различными: целенаправленными и стихийными, прямыми и косвенными, длительными и кратковременными, точечными и площадными и т.д.

Под загрязнением в широком смысле слова понимается привнесение в окружающую среду новых (обычно нехарактерных для нее) физических, химических, биологических и информационных агентов или техногенное превышение уровня естественных факторов, приводящее к негативным последствиям.

В более узком смысле загрязняющими веществами – поллютантами (от лат. pollutio – марание) считаются отходы и продукты, которые могут оказывать более или менее специфическое негативное влияние на качество среды или непосредственно воздействовать на элементы ее организации. В зависимости от того, какая из сред – атмосфера, гидросфера или литосфера – загрязняется теми или иными веществами, различают аэрополлютанты, гидрополлютанты и терраполлютанты.

Загрязнение может быть механическим, химическим, ос-мофорным, биологическим, физическим, биоценотическим, ландшафтным.

Механическое загрязнение. Такое 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 процессе 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 можно условно разделить на три группы:

• • пыли, представляющие собой твердые частицы, диспергированные в воздухе и образующиеся в процессе 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 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. 5.1).

Таблица 5.1. Проникающая способность аэрозолей в организм человека

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 3000 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 большие площади земель, например при высоте складирования отходов 10 м для городов с населением до 350 тыс. человек необходимо 5 га земель; с населением 350-700 тыс. – 10 га; с населением 700 тыс. – 1 млн – 13,5 га; с населением более 1,1 млн человек – более 18 га земель.

Химическое загрязнение. Этот вид загрязнения формируется в результате изменения естественных химических свойств окружающей среды при поступлении не свойственных ей реакционноспособных химических веществ в концентрациях, превышающих фоновые. По определению ООН, химическими загрязнениями (поллютантами) считаются все вещества и соединения, обнаруженные в ненадлежащем месте, в ненадлежащее время и в ненадлежащем количестве.

Наиболее массовыми химическими загрязнителями являются оксиды углерода, серы и азота, углеводороды, соли кислот и щелочей, соединения серы, фтора, фосфора, фенолы и др. По характеру своего воздействия на здоровье людей такие загрязнители 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 с помощью 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 тыс.

Биологическое загрязнение. Такое загрязнение вызывают нехарактерные для данной экосистемы живые организмы и продукты их жизнедеятельности, которые ухудшают условия существования естественных биотических сообществ, а также 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 4400 его участников 221 человек 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 °C. 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 3000 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 и 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 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, так как 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. Такими видами загрязнения окружающей среды являются 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 таких химических загрязнителей, 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 а- и р-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:

Средняя суммарная годовая доза облучения населения от природных источников составляет примерно 2 мЗв (миллизиверт), 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 атомных электростанций (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 2400 км – 0,02-0,05 мЗв; одна процедура флюорографии – 3,7 мЗв; рентгеноскопия зуба – 0,03 Зв; 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% случаев. 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 ЖКТ 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.

Согласно данным французских медиков, один из пяти пациентов психиатрических больниц лишился рассудка из-за шума. Статистические данные свидетельствуют о росте количества людей, страдающих тугоухостью. Если в сельской местности на 100 тыс. человек приходится 20-30 тугоухих, то в городах – 100-120 человек. Утверждается, что болезни шума в XXI в., если не принимать кардинальных мер, могут стать социальным бедствием.

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. 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. 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 (кукурузу, тыкву, петунию, цинию, календулу), 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 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. Они расположены в разных частях растения и связаны 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 о б щ и м (колебания, передаваемые 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. 5.1 представлена модель человека, состоящая из сосредоточенных масс, упругих связей (пружин) и диссипативных потерь, представленных на схеме демпферами. Резонансные явления могут происходить с различными частями тела человека при разных частотах. При вертикальной вибрации резонанс органов брюшной полости наблюдается при частотах 48 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,

Голова (25 Гц)

Глазное яблоко (-30—80 Гц)

Плечевой пояс (4-5 Гц) Легкие Предплечье (16-30 Гц) Позвоночный столб, продольное нагружение (10-12 Гц)

Сомкнутая кисть (50-200 Гц)

Сидящим

Грудная клетка (60 Гц) Предплечье и кисть

Брюшная полость (4-8 Гц)

человек

Стоящий

Ноги

(от 2 Гц при согнутых коленных суставах до 20 Гц при выпрямленных напряженных суставах)

человек

Рис. 5.1. Резонансная модель систем и некоторых органов человека 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. 5.2).

Таблица 5.2. Характеристика воздействия вибрации на организм человека

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.

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 ЖКТ). 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).

Электромагнитные поля 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.е. уменьшением длины волны, биологическое действие ЭМП становится более выраженным. ЭМП длинных волн отличаются менее интенсивным воздействием на организм, чем коротких и ультракоротких.

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 дол. 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.

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 1000 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.).

В настоящее время существенное значение приобрело тепловое загрязнение окружающей среды, основными источниками которого являются урбанизированные территории, энергетические и промышленные предприятия, коммунальное хозяйство, транспорт и др. Выделение в окружающую среду техногенной теплоты составляет приблизительно 0,01-0,02% от количества теплоты, получаемой Землей от Солнца.

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

Тепловое загрязнение окружающей среды может быть глобальным (см. далее – п. 6.2), региональным и локальным.

Региональное тепловое загрязнение характерно для крупных городов (мегаполисов), территориально-промышленных комплексов, водных акваторий и пр.

Наиболее ярким примером локального теплового загрязнения атмосферы является тепловое загрязнение городов, где зимой температура в центре города на 3^4 °C выше, чем на его окраине. Формирование теплового купола так называемых тепловой шапки или острова теплоты над городом или промышленным районом связано с накоплением солнечной теплоты теплоемкими зданиями, сооружениями, дорогами, водоемами и другими объектами в дневное время, а также с теплоотдачей в окружающую среду техногенных тепловых источников – предприятий энергетики, промышленности и др. В отличие от растительности, которая усваивает солнечную энергию на 95%, превращая ее путем фотосинтеза в биомассу, накопленная и генерированная теплота техногенных источников накапливается в нижних слоях атмосферы, образуя своеобразную тепловую шапку (рис. 5.2).

Рис. 5.2. Схема формирования над городом тепловой шапки или острова теплоты (а, б)

Имеются данные, что тепловая шапка Москвы образуется на высоте от 100 до 300 м и рассеивается лишь при скоростях ветра более 7-9 м/с. Восходящие потоки воздуха над крупными городами в целом способствуют его самоочищению от промышленных и транспортных загрязнений. В небольших городах выбросы, напротив, стелются над землей. Съемка земной поверхности со спутников Земли в инфракрасных лучах показывает, что влияние повышенной температуры городских территорий распространяется на прилегающие районы, т.е. вырисовываются своего рода шлейфы.

В связи с аэрозольным и тепловым загрязнением в городах уменьшается альбедо подстилающей поверхности (отношение отраженной радиации к суммарной), снижается расход теплоты на испарение влаги за счет сокращения территорий с открытым почвенным покровом, занятым зелеными насаждениями, изменяется ветровой режим. Городская застройка приводит к формированию зон застоя воздуха, что приводит к его перегреву, в городе изменяется прозрачность воздуха из-за увеличенного содержания в нем примесей от промышленных предприятий и транспорта. Под влиянием городской застройки изменяется количество выпадающих осадков. На территории города в теплое время наблюдается снижение значений абсолютной влажности воздуха и увеличение ее в холодное время (в черте города влажность выше, чем за городом).

Локальное тепловое загрязнение характерно также для крупных водоемов, куда сбрасываются охлаждающие воды тепловых электростанций, крупных предприятий, станций очистки сточных вод городов, что может приводить к серьезным изменениям в биосфере. Сброс нагретых вод во многих случаях обусловливает повышение температуры воды в водоемах на 6-8 °C. Площадь пятен нагретых вод в прибрежных районах может достигать 30 км².

К последствиям теплового загрязнения естественных водоемов относятся:

• • усиление восприимчивости организмов к токсичным веществам;
• • возможное превышение критических величин для степо-термных стадий жизненных циклов водных организмов;
• • бурное размножение сине-зеленых водорослей, болезнетворных микроорганизмов и вирусов;
• • затруднение водообмена между поверхностным и донным слоями;

• снижение растворимости кислорода в воде, ускорение химических реакций, что влияет на жизнь животных и растений в водоприемных бассейнах.

Повышение температуры в водоемах, как правило, негативно влияет на жизнь водных организмов. Тепловой шок — это крайний результат теплового загрязнения. Поскольку температура тела холоднокровных организмов регулируется температурой окружающей водной среды, повышение температуры воды усиливает скорость обмена веществ у рыб и водных беспозвоночных. В летнее время повышение температуры воды всего на несколько градусов может вызвать 100%-ную гибель рыб и беспозвоночных. Искусственный подогрев воды может существенно изменить и поведение рыб – вызвать несвоевременный нерест, нарушить миграцию.

Ущерб, образовавшийся в результате теплового загрязнения, может быть экономическим (потери от снижения продуктивности водоемов, затраты на ликвидацию последствий); социальным (эстетический ущерб от деградации ландшафтов) и экологическим (необратимые разрушения уникальных экосистем, исчезновение видов).

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 организмы тонко реагируют на изменение длительности светового воздействия, они способны ощущать совершенно не значительные изменения соотношения светового и темного периодов суток. Эта способность организмов реализована в таком общебиологическом явлении, как фотопериодизм, который связан с феноменом биологических часов, образуя легкоприспосо-бляемый 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% 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 синефиолетовых 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, с помощью 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 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 -к интенсификации ультрафиолетового излучения. Эти явления вызывают глобальные нарушения на всех уровнях биосферы (более подробно будет рассмотрено в соответствующих главах).

Визуальное загрязнение (видеозагрязнение). Глаз человека как орган зрения является основным источником информации об окружающей нас среде, посредством этого сенсорного канала человек получает до 90% информации об окружающем его мире. Исторически у человека сформировалась потребность в разнообразии зрительных восприятий в естественной среде. Психологи давно обнаружили, что при недостатке информации для органов чувств возникает «сенсорный голод». Прямым подтверждением этому является то, что в городах намного больше (в 1,5-2 раза) близоруких людей, чем в сельской местности, в которой господствует многообразная природная среда.

Видеозагрязнение охватывает визуальную среду человека – плоскую однообразную архитектуру, ландшафты, движущуюся рекламу, витрины, состояние улиц, цветовую гамму зданий, чрезмерную долю гомогенных агрессивных полей (голые стены, монолитное стекло, глухие заборы, асфальтовые покрытия, гладкие крыши домов, одинаковые и равномерно размещенные на поверхности элементы – окна на стене дома, плитки на тротуаре или стене, гофрированные поверхности и др.). Визуальная информация от таких объектов раздражает и перегружает мозг человека, агрессивное визуальное поле не дает человеку сориентироваться в пространстве, возникает чувство дискомфорта, связанное с перегрузкой мозга информацией, либо мозг испытывает сенсорный голод (отсутствие деталей, концентрирующих внимание человека). Видеозагряз нение может быть причиной появления у человека расстройств психики, органов зрения, приводит к раздражительности и даже агрессивности. Это явление исследовано В.А. Филиным (1990), который разработал особый раздел городской экологии – видеоэкологии.

Несмотря на то что видеозагрязнение по степени воздействия и уровню последствий уступает предыдущим видам загрязнения, его необходимо учитывать при комплексной оценке воздействий на условия проживания населения в городе.

Генетическое загрязнение. В настоящее время поднимается вопрос об опасности генетического загрязнения окружающей среды. Риск этого вида, 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.

Некоторые специалисты утверждают в необходимости введения в классификацию антропогенных воздействий и биоце-нотическое и ландшафтное загрязнения.

Биоценотическое загрязнение. К такому нарушению относят изменение баланса популяции, факторы беспокойства, случайную или направленную интродукцию и акклиматизацию видов, неконтролируемый отлов, отстрел, браконьерство и др. Часто случайно переселенные в новые экосистемы животные или растения могут приносить большой вред сельскому и лесному хозяйствам. 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.

Ландшафтное загрязнение. Оно 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.