Токсичні компоненти та шляхи їх надходження в організм людини і навколишнє середовище

Оксид вуглецю. Концентрація CO, перевищуюча граничнодопустиму, призводить до фізіологічних змін в організмі людини, а концентрація, більша за 750 млн. мікрочастинок - до смерті. Це виключно агресивний газ, що легко сполучається з гемоглобіном (червоними кров'яними тільцями), і, як наслідок, утворюється карбоксигемоглобін. Понаднормове збільшення концентрації останнього у крові супроводжується: а) погіршенням гостроти зору і неспроможністю реально оцінювати тривалість часу; б) порушенням деяких психомоторних функцій головного мозку (при 2-5%); в) пошкодженням серця і легень (понад 5%); г) головними болями, сонливістю, спазмами, порушеннями дихання і смертю (від 10 до 80%).

Дія оксиду вуглецю на організм залежить не тільки від його концентрації, але й від часу перебування (експозиції) людини в загазованому CO повітрі. Так, концентрація CO рівна 10-50^-1 млн. (нерідко спостерігається в атмосфері площ та вулиць великих міст). Порушене дихання, спазми, втрата свідомості спостерігається при концентрації CO, рівної 200 мікрочастин, і експозиції 1-2 години при важкій роботі і 3-6 години в стані спокою Утворення карбоксигемоглобіна у крові є процесом зворотним: після припинення вдихання CO починається поступовий вивід його із крові; у здорової людини вміст CO в крові кожні 3-4 години зменшується удвічі. Оксид вуглецю - дуже стабільна речовина: час його життя в атмосфері становить 2-4 міс. При щорічному надходженні 350 млн. т CO концентрація його в атмосфері повинна була збільшуватись приблизно на 0,03 млн^-1/рік. Проте цього на щастя, не спостерігалось, чим ми зобов'язані, в основному ґрунтовим грибам - дуже активним розкладникам CO (деяку роль також відіграє перехід CO в СОг).

Диоксид сірки і сірчаний ангідрид. Диоксид сірки і сірчаний ангідрид у комбінації з малими частинками і вологою виявляють найбільш шкідливу дію на людину, живі організми і матеріальні цінності. SO₂ - безколірний і негорючий газ, запах якого починає відчуватися при концентрації його в повітрі 0,3-1,0 млн., а при концентрації більше 3 млн. SO₂ має гострий подразнюючий запах. Диоксид сірки в домішку з твердими частинками і сірчаною кислотою є сильнішим подразнювачем, ніж SO₂. Вже при середньорічній наявності 0,04-0,09 млн.^-1 і концентрації диму 150-200 мкг/м³ призводить до важкого дихання і хвороби легенів, а при середньодобовій наявності SO₂ 0,2-0,5 млн.^-1 і концентрації диму 500-700 мкг/м³ призводить до збільшення симптомів важкого дихання, збільшення числа хворих і смертельних випадків. При концентрації SO₂ 0,3-0,5 млн.^-1 за кілька днів настає хронічне враження листя (особливо шпинату, салату і люцерни), а також гілок сосни.

Оксиди азоту  і деякі інші речовини. Оксиди азоту (перш за все отруйний диоксид азоту NO₂), сполучаючись під дією ультрафіолетової сонячної радіації з вуглеводами, утворюють пероксілацетилнітрат (ПАН) та інші фотохімічні окислювачі, в тому числі пероксібензолнітрат (ПБН), озон, перекис водню, диоксид азоту. Ці окислювачі - основні складники фотохімічного смогу, частота утворення якого особливо велика в сильно забруднених містах, розташованих в низьких широтах північної та південної півкуль. Для прикладу - в Лос-Анджелесі, майже 200 днів на рік виникає смог, у Чикаго, Нью-Йорку та інших містах США, у ряді міст Японії, Туреччини, Франції, Іспанії, Італії, Африки та Південної Америки також існує це явище.

Оцінка швидкості фотохімічних реакцій, які призводять | до утворення  ПАН, ПБН і озону показує, що влітку у ряді південних міст Росії в  полуденні години (коли найбільший приток ультрафіолетової радіації) ця швидкість значно перевищує свої показники на початку утворення смогу. Так, в Алма-Аті, Єревані, Тбілісі, Ашгабаті, Баку, Одесі та інших містах максимальна швидкість утворення Оз дорівнює 0,70-0,85 мг/м³∙г (зауважимо, що смог може виникнути й при швидкості 0,35 мг/м³∙г).

Вміст в складі ПАН диоксида азоту і йодистого калію надає смогові коричневого відтінку. Концентрований ПАН випадає на землю у вигляді клейкої рідини, згубно діючи на рослинний покрив.

Всі окислювачі, в першу  чергу ПАН і ПБН, сильно подразнюють очі, викликаючи їх запалення. Діючи в сукупності з озоном, вони подразнюють носоглотку, призводячи до спазмів у грудній, клітині, а в концентраціях, більших за 3-4 мг/м³ - викликають сильний кашель і послаблюють в людини здатність до концентрації уваги.

Розглянемо вплив деяких інших забруднювачів повітря. Виявлено, що праця з азбестом збільшує ризик  ракових захворювань бронхів і діафрагм. Берилій згубно діє на дихальні шляхи, а також на шкіру та очі. Пари ртуті викликають порушення роботи центральної нервової системи і нирок. Оскільки ртуть має здатність накопичуватись в організмі людини, то велика концентрація її може призвести до розладу розумових здібностей. Амоній — діє на нервову систему,порушуючи обмін кислот в корі головного мозку. Діоксин приводить до порушення обміну речовин, функцій печінки та нервової системи, лімфоїдної тканини. Окис вуглецю діє на гемоглобін крові, різко знижує вміст кисню в організмі . Викликає сильні головні болі,нудоту, блювоту, сонливість, втрату свідомості. Сірковуглець — це речовина нейротропної дії .В малих концентраціях призводить до серцево-судинних захворювань, цукрового діабету та виразок. При високих концентраціях відбувається швидка втрата свідомості. При довготривалій дії відбувається наркоз і наступає смерть.

Хімізація народного господарства, швидкий розвиток хімічної промисловості потенційно збільшили небезпеку виникнення хімічних аварій і, пов'язаних з ними, викидів сильнодіючих отруйних речовин (СДОР). Досить часто подібні аварії набувають характеру катастрофи, призводячи до трагічних наслідків.

Дослідження хімічного складу повітря, води й продуктів харчування виявили в них достатньо великий вміст сполук свинцю, небезпечних для здоров'я людини. Вони містяться не лише в автомобільних вихлопних газах, але й у свинцевих фарбах, якими покривають водопровідні труби, ізоляцію електрокабелів, різні прокладки тощо. Наявність у крові навіть незначної кількості свинцю призводить до тяжких захворювань: зниженню інтелектуального розвитку, розвитку агресивності, неуважності, глухоти, безпліддя, затримці росту, порушенні вестибулярного апарату тощо. Нині переглядають затверджені раніше ГДК свинцю в повітрі, воді, ґрунті та крові людини. В Японії майже повністю відмовилися від етильованого бензину та свинцевих фарб. Такі ж рішення прийняті в США, Англії, Франції, Швеції та Німеччині. Сучасний мешканець великого міста, вдихаючи щоденно близько 20 м³ повітря, яке містить свинець від вихлопних газів і поглинаючи його з їжею до 45 мкг, накопичує останній в організмі у кількостях до 16 мкг. Проникаючи у кров, і далі через неї свинець потрапляє до кісток (до 90%), печінки й нирок і затримується в них. Іноді загальна кількість його в організмі сягає 0,5 г і більше, тоді як ГДК у крові становить лише 50-100 мкг/100 мл.

Досить отруйною речовиною є кадмій, незначні дози якого призводять до захворювань нервової системи, кісткових тканин, а тривала дія - навіть до смерті. Кадмій надходить в природне середовище під час видобування й переробки металоносних корисних копалин, згоряння деяких видів палива, спалювання побутових відходів на звалищах, а також з промисловими і стічними водами.          Останніми десятиріччями спостерігається значне промислове забруднення ґрунту великими масами токсичних речовин, які, проникаючи у підземні і відкриті водоймища, рослини, організми тварин і людей, згубно впливають на геохімічний стан місцевості і здоров'я населення. Стихійним лихом стало інтенсивне забруднення відкритих водойм стоками промислових підприємств.

Засоби масової інформації нерідко повідомляють про захворювання населення внаслідок отруєння токсичними речовинами через питну воду із забруднених водоймищ.

Мінеральний баланс, який має  важливе значення у виникненні і  попередженні ряду захворювань, тісно  пов'язаний з мінеральним складом  використовуваної води і продуктів  харчування.

Із природних особливостей питної води, що впливають на стан здоров'я людей, слід вказати на такий її показник як твердість, залежний, головним чином, від наявної в воді кількості солей кальцію і магнію. Рівень серцево-судинних захворювань великою мірою залежить від твердості питної води. Вчені зазначають, що брак кальцію, магнію, ванадію, у так званій м'якій воді, послаблює захисні функції серцево-судинної системи. Водночас м'яка вода містить багато кадмію, який негативно впливає на серце і судини. Рівень захворюваності на серцево-судинні розлади залежить і від вмісту в питній воді хлоридів, збільшення кількості яких сприяє розвитку гіпертонічної хвороби.

Наявність у питній воді багатьох аніонів і катіонів, важлива  роль яких у фізіологічних процесах добре відома, у перевищуючій допустимий рівень концентрації небезпечна для  людини. Оптимальна місткість кальцію у питній воді рекомендована на рівні 50-75 мг/л, мінімальна - не нижче 25 мг/л.

Останніми роками все більше прослідковується зв'язок між біогеохімічною ситуацією і захворюваннями на злоякісні новоутворення. Найбільша кількість злоякісних новоутворень, особливо рака стравоходу, зареєстрована в районах з високою мінералізацією грунту і води (ґрунту з хлоридно-сульфатним і сульфатно-хлоридним засоленням тощо).

Склад ґрунту впливає і на виникнення сечокам'яної хвороби, її осередки виявлено в районах з піщаними і дерново-підзолистими ґрунтами, а також на еродованих територіях. Підвищена місткість кальцію і свинцю теж сприяє виникненню сечокам'яної хвороби.

Серед ендемічних захворювань, які характерні для даної місцевості і причинно пов'язані з відповідними географічними умовами, значну частину займають хвороби, в основі яких лежить порушення екологічних взаємовідносин в системі «людина-біохімічна ситуація». Вплив нестачі або надлишку мікроелементів у ґрунті і воді впливає на виникнення ряду захворювань, тому, що мікроелементи мають високу біологічну активність і беруть участь у різних видах обміну: білкового, жирового, вітамінного, мінерального, газообміну, теплообміну, клітинного ділення, кісткоутворення, росту, розмноження, імунологічних реакціях. Мікроелементи входять до структури гормонів і вітамінів. Надмірна мінералізація ґрунту сприяє також захворюванню очей на глаукому.

Встановлено пряму залежність між мінералізацією ґрунту і розповсюдженням склерозу; між вмістом у ґрунті заліза, кобальту й цинку і деякими захворюваннями. Нестача кобальту може призвести до розвитку недокрів'я, цинку - до пригнічення росту скелету, дерматиту тощо.

Попадання радіонуклідів  в організм відбувається через пошкодження шкіри, легені (із забрудненого повітря) через шлунково-кишковий тракт (із забрудненої їжі і води). 20% радіоактивних речовин попадає до організму людини з продуктами харчування, 5-9% - з водою, і менше 1% - через повітря. Згубна дія радіонуклідів, які потрапили в організм інгаляційним шляхом, у два рази вища, ніж при отриманні їх з продуктами харчування, куди радіонукліди потрапляють з ґрунту, повітря і води.

В перші після Чорнобильської аварії дні в організм людей, в  основному з молоком і меншою мірою з повітрям, потрапляв йод-131. Через 2-3 місяці після аварії основним джерелом внутрішнього опромінювання став цезій-137, який потрапляє в організм з рослинною їжею, м'ясом і молоком і накопичується у м'яких тканинах тіла. Крім цих елементів, у кістках може концентруватись стронцій-90.

В місцевостях, де вже осіла  радіаційна хмара, на людей сукупно діють зовнішнє бета- і гамма-випромінювання і внутрішнє опромінення радіонуклідами, що потрапляють в основному з їжею.

Сільськогосподарські рослини  нагромаджують із ґрунту лише водорозчинні ізотопи, серед них - цезій-137 і стронцій-90. Концентрація радіонуклідів в рослинних продуктах залежить від багатьох факторів: властивостей ґрунту, вологи, тепла, фізіологічних особливостей рослин тощо. Такі рослини, як морква і буряк накопичують більше стронцію; картопля, капуста, огірки, кукурудза - цезію. Основними постачальниками стронцію є хлібопродукти (особливо багато стронцію в оболонці зерна), а цезію-137 - овочеві культури. В чорному хлібі стронцію у 5-10 разів більше ніж у хлібі з білої муки тонкого помелу.

Такі продукти, як молоко, м'ясо, яйця забруднюються через  корм, риба - через воду. Між вмістом цезію-137 у молоці та м'ясі є певна залежність (близька до 1/4). Рівень стронцію в молоці значно вищий, ніж у молокопродуктах. Свинина містить в 2-3 рази менше цезію-137 ніж яловичина. Найбільша кількість радіонуклідів в яйцях знаходиться в шкаралупі, менше - у жовтках. Прісноводна риба нагромаджує більше радіоактивних речовин, ніж морська. М'ясо риби містить у 2-3 рази більше забруднюючих речовин, ніж молочні продукти і хліб.

Відомо, що стабільний стронцій поширений у природних подах, його концентрація коливається від 0,1 до 45 мг на літр.

Вчені встановили, що тривале  вживання питної води, яка містить  стронцій у концентрації 7 мг на 1 літр не спричиняє змін в організмі людини.

Захворювання, що виникають  внаслідок підвищеного вмісту радіонуклідів  залежать від поглиненої дози, а  також від періоду , за який вона накопичується в організмі.

Сучасний стан проблем та шляхи їх подолання в майбутньому.

Наприкінці XX ст. людство  опинилося у пастці гострих екологічних  проблем власного соціально-економічного розвитку. Кількісне та якісне нарощування  обсягів енергоречовинного обміну між суспільством і природним середовищем через прискорення темпів науково-технічного прогресу, залучення до господарського обороту дедалі більшої маси природних ресурсів, зростання масштабів природокористування й посилення антропотехногенного тиску на довкілля — все це створило напружену ресурсово-екологічну ситуацію — критичну з огляду на відтворювальні, асиміляційні та відновлювальні можливості біосфери. Оскільки навколишнє середовище є не лише природним базисом, джерелом виробничої і перетворювальної діяльності людини, а й виконує важливу позавиробничу функцію фізичного, психічного, естетичного середовища людського буття, то цілком зрозуміло, що деградована, забруднена природа об´єктивно перешкоджає процесам суспільного відтворення. Така природа — це безпосередня загроза здоров´ю та життєдіяльності людини. Зворотна реакція довкілля на екологічно невиважену антропотехногенну діяльність тим гостріша, чим активнішим і масштабнішим є суспільне споживання природних ресурсів та благ. Таким чином, за умов демографічного «вибуху» і НТР діє своєрідний «екологічний бумеранг», який завдає природі, а відтак і людству чимдалі більшої шкоди.

За глобальною оцінкою  Міжнародного ґрунтового центру (Нідерланди), внаслідок антропотехногенної діяльності вже деградовано понад 15 % світового суходолу. В межах цієї площі близько 6 % земель зруйновано водною ерозією, 28 % — вітровою, понад 12 % —засолено через неправильне зрошення, 5% — виведено з обороту внаслідок надмірного забруднення хімічними речовинами та деструкції (знищення лісів, розорювання, будівництво тощо). Підраховано, що кожної години на планеті 1700 акрів продуктивних ґрунтів стають пустелею через нераціональне використання, п´ять—шість видів тваринного і рослинного світу зникають, знищується понад 3000 акрів тропічних лісів. Через втрату родючості ґрунтів, опустелювання територій, вирубування лісів лише в Африці наприкінці 80-х років постраждали близько 30 млн. осіб у 21 країні, з яких 10 млн. змушені були стати «екологічними біженцями», тобто змінити місце проживання саме через кризову екологічну ситуацію.