Понятие о загрязняющих веществах, типы загрязняющих веществ

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 26Следующая ⇒

Любая деятельность любой системы, направленная на поддержание организованности внутри нее, вызывает снижение организованности вне системы. Системы существуют за счет экспорта энтропии вовне. Для неравновесной динамической системы, каковыми являются все биологические системы, существовать, не нарушая ничего в мире, невозможно. Это относится и к любому живому организму, и к надорганизменному образованию, и к человеческому обществу. Необходимо различать нарушения окружающей среды, производимые человеком как биологическим объектом, и нарушения окружающей среды, производимые человеком, как частью созданной им техносферы (Петров, 1998).

Прежде чем говорить о загрязнении, следует определиться с тем, что мы будем понимать под этим словом. Интуитивно каждый понимает – что такое загрязнение, но когда речь заходит о том, чтобы дать четкое его определение, мы сталкиваемся с множеством формулировок. Несколько примеров:

«Любые изменения воздуха, вод, почв или пищевых продуктов, оказывающие нежелательное воздействие на здоровье, выживаемость или деятельность человека, называются загрязнением» (Миллер, 1993, 1, с. 37)	На первое место вынесено нежелательное воздействие на человека
«Загрязнением называют поступление в окружающую среду любых твердых, жидких и газообразных веществ, микроорганизмов или энергий (в виде звуков, шумов, излучений) в количествах, вредных для здоровья человека, животных, состояния растений и экосистем» (Коробкин, 2000, с. 279).	На первое место вынесен вред для человека и экосистем
«Загрязнение есть неблагоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой деятельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ» (Рамад, 1981, с. 167).	Изменение, являющееся результатом человеческой деятельности
«Привнесение в какую-либо среду новых не характерных для нее в рассматриваемое время неблагоприятных физических, химических и биологических агентов или превышение естественного среднемноголетнего уровня этих агентов в среде называется загрязнением» (Сытник, 1987, стр. 389)	Неблагоприятность для среды

Наиболее приемлемым остается, все-таки, давно известное человечеству понимание того, что «загрязнение – все то, что не в том месте, не в то время и не в том количестве, какое естественно для природы, что выводит ее системы из состояния равновесия, отличается от обычно наблюдаемой нормы и/или желательного для человека» (Реймерс, 1998).

Исследователями разрабоано множество классификаций загрязнений. Среди них следует ометить:

По объектам: загрязнение вод (поверхностных и подземных), загрязнение атмосферы, загрязнение почв, загрязнение космического пространства и т. п.

По масштабам: локальное, региональное, глобальное.

По природе действующих факторов: физическое, химическое, биологическое.

Большинство загрязнителей – химические вещества, возникающие в качестве побочных продуктов или отходов добычи, переработки и использовании ресурсов. Имея в виду то, что предметом изучения данного курса является именно «Химия окружающей среды», в первую очередь и наиболее подробно остановимся на химических загрязнениях, которые наиболее влияю на качество природных вод и экосистем одотоков и водоемов.

В настоящее время в повседневном использовании в мире применяется около 80 000 синтетических веществ. В ходе промышленного и сельскохозяйственного производства образуется порядка 100 000 веществ. Так или иначе, все эти вещества попадают в окружающую среду. Для того чтобы можно было охватить все многообразие загрязняющих химических агентов в среде, нам необходима классификация (рис. 4.3.).

Загрязнители чрезвычайно разнообразны и, по самому определению, один источник загрязнения может давать большое число загрязнителей. Можно различать несколько разных типов загрязнителей, хотя это деление достаточно условно и многие загрязнители могут быть отнесены к нескольким типам. Можно классифицировать загрязняющие вещества по их поведению в окружающей среде.

Рис. 4.3. Классификация загрязнений по природе действующего агента (по В.И. Коробкину)

Разложимые биологически вещества – те, которые подвергаются атаке микроорганизмов, ведущей к их деградации и полному удалению. Обычно это – отходы жизнедеятельности организмов и включают наиболее распространенные загрязнители: хозяйственно-бытовые стоки. Сюда же можно отнести стоки сельского хозяйства и пищевой промышленности. Поскольку эти вещества являются подходящим субстратом для микробной активности, биоразложимые вещества остаются в активном состоянии до тех пор, пока они не захораниваются достаточно глубоко в осадки или не разлагаются полностью.

Биологически неразложимые вещества не изменяются под действием микроорганизмов. Инертные загрязнители, такие как твердые частицы, тяжелые металлы, многие синтетические органические вещества сохраняются в окружающей среде в неизменной форме, несмотря на то, что они могут растворяться или транспортироваться.

Химически разложимые вещества, такие как, например, кислоты, уничтожаются в ходе химических реакций в окружающей среде.

Основными факторами, определяющими тяжесть воздействия загрязняющих веществ, являются:

• их биологическая активность (сила токсического или другого воздействия на биоту);

• концентрация;

• время жизни в среде или устойчивость.

Одна из причин, по которым отвергается определение загрязнения как «связанного с человеческой деятельностью» – то, что загрязнители попадают в окружающую среду не только в результате деятельности человека, но и «естественным путем».

Природное загрязнение окружающей среды включает в себя и естественные природные катастрофы. Наиболее яркими примерами здесь могут служить извержения вулканов. При этом необходимо помнить, что вулканическая активность обеспечивает и возврат в круговорот биосферы химических элементов из мантии Земли. Можно упомянуть и космические катастрофы.

Многие вещества, рассматриваемые в данном курсе как загрязнители, поступают в окружающую среду, как в результате техногенной активности, так и из природных источников. Биогенные вещества (главным образом соединения азота и фосфора) – важнейшие компоненты бытовых и сельскохозяйственных сточных вод и естественные продукты метаболизма животных. Окислы серы и бенз(а)пирены попадают в атмосферу в ходе природных пожаров, многие металлы – благодаря вулканической активности, окись азота образуется при вспышках молний, нефть попадает в водоемы в районах естественных нефтепроявлений. Большое количество дисперсных веществ поступает в атмосферу естественным путем.

Эруптивные газы вулканов (выделяющиеся при извержениях) содержат углекислый газ, сероводород, сернистый газ, соединения галогенов. Фумаральные газы (выделяемые в спокойном состоянии) – сернистый, углекислый, сероводород, метан. Естественные гейзеры и геотермальные источники поставляют в атмосферу окиси углерода и серы в количествах, сопоставимых с выбросами тепловых электростанций.

Антропогенное загрязнение отличается, в первую очередь, большей концентрацией загрязняющих веществ. Возникают необычные для биосферы сгущения обычно разреженных элементов, такие как свалки, отвалы, места захоронения отходов. Кроме того, современная цивилизация вынуждает биосферу к включению в биотические кругообороты экзотических веществ. Большая часть загрязнителей рассеивается и разлагается, и их концентрация снижается до безопасного уровня.

Любое инородное вещество как вредное, так и нейтральное, не оказывающее вредного воздействия на окружающую среду, можно определить как примесь или чужеродное вещество, в англоязычной, а по ее примеру теперь и в отечественной литературе называемое контаминантом (contaminant, англ. – примесь, инородное вещество, постороннее вещество, грязь)

Если вещества вызывают деградацию окружающей среды, они называются загрязнителями. Теперь и в русскоязычных публикациях загрязнители достаточно часто называют поллютантами (pollutant, англ. – загрязняющий агент, загрязняющая примесь, загрязнение, токсичная составляющая).

Загрязнение воды и здоровье

По оценкам Всемирной организации здравоохранения, 80 % всех болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством воды. Заболевания, вызванные загрязненной водой, можно объединить в пять групп.

Первую группу объединяют заболевания, возникающие при использовании зараженной воды для мытья посуды, продуктов, умывания. Это тиф, холера, дизентерия, гастроэнтерит и инфекционный гепатит. Ко второй группе относятся заболевания кожи и слизистых оболочек, возникающие главным образом при умывании. Это чесотка, конъюктивит, язвы. Третья группа представлена заболеваниями, которые вызываются моллюсками, живущими в воде. Они являются переносчиками такой инфекции как шистосоматоз. Шистосоматоз вызывает лихорадку, боли в печени, сыпь на коже, появление крови в фекалиях. Четвертая группа – это заболевания, вызываемые живущими или размножающимися в воде насекомыми. Они являются переносчиками малярии, желтой лихорадки, сонной болезни. Пятая группа – это заболевания, возникающие из-за несовершенной канализации. Наиболее распространенное из них – нематодоз.

Очевидно, что не все воды пригодны для питья. Научные взгляды в этом отношении прошли долгую эволюцию. Уже Гиппократ связывал качество питьевой воды со здоровьем человека: «Следует знать о водах, какие воды вредны и какие очень здоровы, какие неудобства и какое благо происходит от употребления вод, так как они имеют большое влияние на здоровье...»

Другие великие врачи древности (Авиценна, Парацельс), а также медики более поздних времен тоже пытались квалифицировать пресные воды по их пригодности для питья. Но до последней четверти прошлого века суждения о влиянии качества воды на здоровье населения еще не имели научной основы. По современным представлениям, существует ряд важнейших критериев, определяющих качество питьевой воды. Это органолептическая приемлемость, эпидемическая безопасность, химическая безвредность.

Термин «органолептика» образован сочетанием греческих слов «орган» и «лептикос» – склонный к признанию, одобрению. Когда говорят об органолептических свойствах продуктов, материалов, воды, имеют в виду их свойства, определяемые при помощи органов чувств – анализаторов цвета, запаха, вкуса. Это древнейший из способов определения качества воды. По своим органолептическим свойствам питьевая вода должна быть, несомненно, приятной на вкус, бесцветной и совершенно прозрачной. Сегодня существуют научные методики объективного определения этих свойств. Однако существенное значение имеет и субъективная оценка этих показателей, в особенности вкуса. И. Павлов считал отрицательные органолептические реакции организма важным охранительным безусловным рефлексом, выработанным вековым опытом человечества, защитой от вредных для здоровья веществ.

Связь между распространением некоторых заболеваний и условиями снабжения водой была замечена людьми очень давно. Но только в 1888 г. на VI Международном гигиеническом конгрессе в Вене было признано, что заразные болезни могут распространяться с питьевой водой. Обсуждение этого вопроса на научной основе стало возможным благодаря исследованиям крупнейших микробиологов XIX столетия Луи Пастера и Роберта Коха. Л. Пастер доказал, что инфекционные болезни являются следствием жизни и развития микробов в организме человека и животных. Р. Кох сопоставил качество питьевой воды в Гамбурге, пораженном холерной эпидемией, и в соседнем городе Альтоне, который миновала эта болезнь. Он убедился, что важнейшую роль здесь сыграл именно водный фактор – микробное заражение воды.

Исследования многих ученых, в том числе и отечественных позволили выработать методы обнаружения микробов и вирусов и выяснить, что эти возбудители достаточно устойчивы в водной среде. Водный путь передачи инфекций стал очевидным.

В наше время перечень заразных заболеваний, передаваемых через воду, включает, кроме холеры, дизентерию, брюшной тиф, инфекционный гепатит и др. Доказана возможность заражения через воду полиомиелитом и туберкулезом. По данным ВОЗ, в целом число людей, перенесших острое кишечное заболевание, составляет 500 млн. в год. И хотя эти данные касаются преимущественно развивающихся стран Азии, Африки и Латинской Америки, население экономически развитых стран также страдает от периодических эпидемий. Это обстоятельство делает более понятными требования эпидемической безопасности, предъявляемые к питьевой воде.

О бактериальной чистоте воды позволяет судить наличие так называемых санитарно-показательных бактерий. Например, такой микроб, как кишечная палочка, является достоверным признаком фекального загрязнения и, следовательно, признаком вероятного попадания в воду различных возбудителей заболеваний. Отсюда и санитарно-показательное значение этого микроба. Кишечная палочка очень широко распространена в природных водоемах, и о качестве воды судят на основе подсчета ее количественного содержания. Установлено, что только в тех случаях, когда количество кишечных палочек в 1 л воды не превышает трех, вода может считаться безопасной в бактериальном отношении. О чистоте воды судят и по общему количеству бактерий, содержащихся в 1 мг (так называемое микробное число). Оно не должно превышать 100.

Имеются и методы обнаружения в воде патогенных микроорганизмов. Используются они в особых случаях, связанных с создавшейся эпидемической обстановкой.

В таблице 4.5 показано влияние различных химических примесей на здоровье.

Таблица 4.5

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒