Экологические проблемы атмосферы

      - В Европе некоторые горные  растения мигрируют вверх со  скоростью от одного до четырех  метров каждое десятилетие 

      - Сезон роста садовых растений  в Европе увеличился на 11 дней 

      - Перелетные птицы прилетают на  север раньше и остаются дольше.

        Поиск виновных в глобальном потеплении не поможет делу. На Конференции ООН по проблемам климатических изменений, которая продолжается в Нидерландах, Великобритания предупредила, что мир может упустить жизненно важный шанс предотвратить губительные последствия глобального потепления.

      Человечество  слишком медленно подходит к пониманию  масштабов опасности, которую создает  легкомысленное отношение к окружающей среде. Между тем решение (если оно  еще возможно) таких грозных глобальных проблем, как экологические, требует неотложных энергичных совместных усилий международных организаций, государств, регионов, общественности.  

5. Влияние загрязнения атмосферы на человека, растительный и животный мир. 

   Все загрязняющие атмосферный воздух вещества в большей или меньшей степени оказывают отрицательное влияние на здоровье человека. Эти вещества попадают в организм человека преимущественно через систему дыхания. Органы дыхания страдают от загрязнения непосредственно, поскольку около 50% частиц примеси радиусом 0,01-0.1 мкм, проникающих в легкие, осаждаются в них.

   Проникающие в организм частицы вызывают токсический  эффект, поскольку они: а) токсичны (ядовиты) по своей химической или физической природе; б) служат помехой для одного или нескольких механизмов, с помощью  которых нормально очищается респираторный (дыхательный) тракт; в) служат носителем поглощенного организмом ядовитого вещества.

   В некоторых случаях воздействие  одни из загрязняющих веществ в комбинации с другими приводят к более  серьезным расстройствам здоровья, чем воздействие каждого из них в отдельности. Большую роль играет продолжительность воздействия.

   Статистический  анализ позволил достаточно надежно  установить зависимость между уровнем  загрязнения воздуха и такими заболеваниями, как поражение верхних  дыхательных путей, сердечная недостаточность, бронхиты, астма, пневмония, эмфизема легких, а также болезни глаз. Резкое повышение концентрации примесей, сохраняющееся в течение нескольких дней, увеличивает смертность людей пожилого возраста от респираторных и сердечно-сосудистых заболеваний.  

                                               5.1  Оксид углерода 

   Концентрация  СО, превышающая предельно допустимую, приводит к физиологическим изменениям в организме человека, а концентрация более 750 млн   к смерти. Объясняется это тем, что СО - исключительно агрессивный газ, легко соединяющийся с гемоглобином. При соединении образуется карбоксигемоглобин, повышение (сверх нормы, равной 0.4%) содержание которого в крови сопровождается:

   а) ухудшением остроты зрения и способности оценивать длительность интервалов времени,

   б) нарушением некоторых психомоторных  функций головного мозга (при  содержании 2-5%),

   в) изменениями деятельности сердца и  легких (при содержании более 5%),

   г) головными болями, сонливостью, спазмами, нарушениями дыхания и смертностью (при содержании 10-80%).

   Степень воздействия оксида углерода на организм зависят не только от его концентрации, но и от времени пребывания человека в загазованном СО воздухе. Так, при  концентрации СО равной 10-50 млн (нередко  наблюдаемой в атмосфере площадей и улиц больших городов), при экспозиции 50-60 мин отмечаютcя нарушения, приведенные в п. "а", 8-12 ч - 6 недель - наблюдаются изменения, указанные в п.. "в". Потеря сознания наблюдаются при концентрации СО, равной 200 млн, и экспозиции 1-2 ч при тяжелой работе и 3-6 ч - в покое. К счастью, образование карбоксигемоглобина в крови - процесс обратимый: после прекращения вдыхания СО начинается его постепенный вывод из крови; у здорового человека содержание СО в крови каждые 3-4 ч и уменьшается в два раза. Оксид углерода - очень стабильное вещество, время его жизни в атмосфере составляет 2-4 мес. При ежегодном поступлении 350 млн. т концентрация СО в атмосфере должна была бы увеличиваться примерно на 0,03 млн-1/год. Однако этого, к счастью, не наблюдается, чем мы обязаны в основном почвенным грибам, очень активно разлагающим СО (некоторую роль играет также переход СО в СО₂). 

                           5.2  Диоксид серы и серный ангидрид 

   Диоксид серы (SO₂) и серный ангидрид (SO₃) в комбинации со взвешенными частицами и влагой оказывают наиболее вредной воздействие на человека, живые организмы и материальные ценности SO₂ - бесцветный и негорючий газ, запах которого начинает ощущаться при его концентрации в воздухе 0,3-1,0 млн, а при концентрации свыше 3 млн SO₂  имеет острый раздражающий запах. Диоксид серы в смеси с твердыми частицами и серной кислотой (раздражитель более сильный, чем SO₂)  уже при среднегодовом содержании 9,04-0,09 млн. и концентрации дыма 150-200 мкг/м3 приводит к увеличению симптомов затрудненного дыхания и болезней лёгких, а при среднесуточном содержании SO₂ 0,2-0,5 млн и концентрации дыма 500-750 мкг/м3 наблюдается резкое увеличение числа больных и смертельных исходов. При концентрации  SO₂  0,3-0,5 млн в течение нескольких дней  наступает хроническое поражение листьев растений (особенно шпината, салата, хлопка и люцерны), а также иголок сосны. 

                    5.3   Оксиды азота и некоторые другие вещества 

   Оксиды  азота (прежде всего, ядовиты диоксид  азота NO₂), соединяющиеся при участии ультрафиолетовой солнечной радиации с углеводородами образуют пероксилацетилнитрат (ПАН) и другие фотохимические окислители, в том числе пероксибензоилнитрат (ПБН), озон (О₃), перекись водорода (Н₂О₂), диоксид азота. Эти окислители- основные составляющие фотохимического смога, повторяемость которого велика в сильно загрязненных городах, расположенных в низких широтах северного и южного полушария (Лос-Анджелес, в котором около 200 дней в году отмечается смог, Чикаго, Нью-Йорк и другие города США; ряд городов Японии, Турции, Франции,  Испании , Италии, Африки и Южной Америки).

   Оценка  скорости фотохимических реакций, приводящих к образованию ПАН, ПБН и озона, показывает, что в ряде южных городов  бывшего Советского  Союза летом  в околополуденные часы (когда велик приток ультрафиолетовой радиации) эти скорости превосходят значения, начиная с которых отмечается образование смога. Так, в Алма-Ате, Ереване, Тбилиси, Ашхабаде, Баку, Одессе и других городах при наблюдаемых уровнях загрязнения воздуха максимальная скорость образования О₃ достигла 0,70-0,86 мг/(м³×ч), в то время как смог возникает уже при скорости 0,35 мг/(м³×ч).

   Наличие в составе ПАН диоксида азота  и иодистого калия придает  смогу коричневый оттенок. При концентрации ПАН выпадает на землю в виде клейкой жидкости губительно действующей на растительный покров.

   Все окислители, в первую очередь ПАН  и ПБН, сильно раздражают и взывают  воспаление глаз, а в комбинации с озоном раздражают носоглотку, приводят к спазмам грудной клетки, а  при высокой концентрации (свыше 3-4 мг/м³) вызывают сильный кашель и ослабляют возможность на чем-либо сосредоточиться.

   Установлено, что у людей,  профессионально  имеющих дело с асбестом повышена вероятность раковых заболеваний  бронхов и диафрагм, разделяющих  грудную клетку и брюшную полость. Берилий оказывает вредное воздействие (вплоть до возникновения онкологических заболеваний) на дыхательные пути, а также на кожу и глаза. Пары ртути вызывают нарушение работы центральной верхней системы и почек. Поскольку ртуть может накапливаться в организме человека, то в конечном итоге ее воздействие приводит к расстройству умственных способностей.

   В городах вследствие постоянно увеличивающегося загрязнения воздуха неуклонно  растет число больных, страдающих такими заболеваниями, как хронический бронхит, эмфизема легких, различные аллергические заболевания и рак легких. В последние десятилетия с вызывающей сильную озабоченность быстротой растет число заболевших раком бронхов и легких, возникновению которых способствуют канцерогенные углеводороды. 
 

5.4 Влияние радиоактивных  веществ на растительный  и животный мир 

   Некоторые химические элементы радиоактивны: их самопроизвольный распад и превращение  в элементы с другими порядковыми  номерами сопровождается излучением. При распаде радиоактивного вещества его масса с течением времени уменьшается. Теоретически вся масса радиоактивного элемента исчезает за бесконечно большое время. Время, по истечении которого масса уменьшается вдвое, называется периодом полураспада. Для разных радиоактивных веществ период полураспада изменяется в широких пределах.Борьба с радиоактивным загрязнением среды может носить лишь предупредительный характер, поскольку не существует никаких способов биологического разложения и других механизмов, позволяющих нейтрализовать этот вид заражения природной среды. Наибольшую опасность представляют радиоактивные вещества с периодом полураспада от нескольких недель до нескольких лет: этого времени достаточно для проникновения таких веществ в организм растений и животных.

   Распространяясь по пищевой цепи (от растений к животным), радиоактивные вещества с продуктами питания поступают в организм человека и могут накапливаться  в таком количестве, которое способно нанести вред здоровью человека.

   При одинаковом уровне загрязнения среды изотопы простых элементов (14С, 32З, 45Са, 35S, 3Н и др.) являющиеся основными слагаемыми живого вещества (растений и животных), более опасны, чем редко встречающиеся радиоактивные вещества, слабо поглощаемые организмами.

   Наиболее  опасные среди радиоактивных веществ 90 Sr м 137Сs образуются при ядерных взрывах в атмосфере, а также поступают в окружающую среду с отходами атомной промышленности. Благодаря химическому сходству с кальцием 90Sr легко проникает в костную ткань позвоночных, тогда как 137 Cs накапливается в мускулах замещая калий.

   Излучения радиоактивных веществ оказывают  следующее воздействие на организм:

   а) ослабляют  облученный организм, замедляют рост, снижают сопротивляемость к инфекциям  и иммунитет организма;

   б) уменьшают  продолжительность жизни, сокращают показатели естественного прироста из-за временной или полной стерилизации;

   в) различными способами поражают гены, последствия  которого проявляются во втором или  третьем поколениях;

   г) оказывают  кумулятивное (накапливающееся) воздействие, вызывая необратимые эффекты.

   Тяжесть последствий облучения зависит  от количества поглощенной организмом энергии (радиации), излученной радиоактивным  веществом. Единицей этой энергии служит 1 ряд - это доза облучения, при которой 1 г живого вещества поглощает 10⁵ Дж энергии.

   Установлено, что при дозе, превышающей 1000 рад, человек погибает; при дозе 7000 и 200 рад смертельный исход отмечается в 90 и 10% случаев соответственно; в  случае дозы 100 рад человек выживает, однако значительно возрастает вероятность заболевания раком, а также вероятность полной стерилизации.

   Второй  источник радиоактивных примесей - атомная промышленность. Примеси  поступают в окружающую среду  при добыче и обогащении ископаемого  сырья, использовании его в реакторах, переработке ядерного горючего в установках.

   Наиболее  серьезное загрязнение среды  связано с работой заводов  по обогащению и переработке атомного сырья. Большая часть радиоактивных  примесей содержится в сточных водах. Которые собираются и хранятся в  герметичных сосудах. Однако  85Кr,133 Хе и часть 131 I  попадают в атмосферу из испарителей, используемых для уплотнения радиоактивных отходов. Тритий и часть продуктов распада (90Sr,  137Cs, 106 Ru, 131 I) сбрасываются в реки и моря, вместе с малоактивными жидкостями (небольшой завод по производству атомного горючего ежегодно сбрасывает от 500 до 1500 т воды, зараженной этими изотопами). Для дезактивации радиоактивных отходов до их полной безопасности необходимо время, равное премерно20 периодам полураспада (это около 640 лет для 137Сs и490 тыс. лет для 239 Ru). Вряд ли можно поручиться за герметичность контейнеров, в которых хранятся отходы, в течение столь длительных интервалов времени.

   Таким образом, хранение отходов атомной  энергетики представляется наиболее острой проблемой охраны среды от радиоактивного заражения. Теоретически, правда, возможно создать атомные электростанции с практически нулевым выбросом радиоактивных примесей. Но в этом случае производство энергии на атомной станции оказывается существенно дороже, чем на тепловой электростанции.

   Большинство исследователей, занимающихся проблемами энергетики и охраны среды пришли к выводу: атомная энергетика способна не только удовлетворять все возрастающие потребности общества в энергии, но и обеспечить охрану природной  среды и человека лучше чем это может быть осуществлено при производстве такого же количества энергии на основе химических источников (сжигания углеводородов). При этом особое внимание следует уделить мероприятиям, исключающим риск радиоактивного загрязнения среды (в том числе и в отдаленном будущем), в частности обеспечить независимость органов по контролю за выбросами от ведомств,  ответственных за производство атомной энергии.