Шкала электромагнитных волн

Источник: Худолей В.В., Мизгирев И.В. Экологически опасные факторы. Уфа, 1996. С. 57.

Световые факторы. Определенная часть электромагнитного спектра, относящаяся к оптической области, не ионизирующей радиации, является светом. Световой режим играет важную роль в жизни практически всех организмов (см. разд. 5). Световое загрязнение представляет собой вид физического воздействия на окружающую среду, обусловленного периодическим или продолжительным превышением уровня естественного светового фона.

Наибольшее негативное воздействие на здоровье населения и природные экосистемы оказывает ультрафиолетовая часть спектра светового излучения (УФ-радиация) с длиной волны 100...400 нм (см. табл. 7.1). Источниками УФ-радиации помимо природного фона солнечного излучения могут быть УФ-генерирующие галогеновые, ртутные, ксеноновые, водородные и флуоресцентные лампы дневного и солнечного света, лазеры и специальные медицинские аппараты

Кратковременное воздействие УФ-Б-радиации приводит к подавлению иммунитета (способности противостоять возбудителям инфекционных заболеваний) в месте облучения, а продолжительные воздействия - к общему угнетению иммунитета, воспалению роговицы и век, к развитию катаракты, меланом и рака кожи. Обычно часть солнечного излучения с длинной волны менее 320 нм задерживается озоновым слоем в стратосфере на высотах 25…45 км Однако в последние десятилетия антропогенный выброс в атмосферу фторуглеродов вызвал истощение «озонового экрана» образование в нем дыр и увеличение интенсивности потока жесткого ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли Такие явления в последние годы были отмечены в приполярных районах и в отдельных зонах в разных странах. Результаты специальных исследований свидетельствуют о том, что истощение озонового слоя в стратосфере всего лишь на 1 % может вызвать увеличение количества отдельных заболеваний у населения (в частности, раком кожи на 2.. .3 %, а катарактой - на 0,6.. .0,8 %).

Следует иметь в виду, что одноклеточные водоросли и микроорганизмы в большей степени, чем человек и крупные животные, подвержены опасности повреждения под действием ультрафиолета (УФ-Б и УФ-С). Так, известно, что УФ-радиация, проникающая в водную толщу океанов на несколько метров, может уменьшить фотосинтетическую активность морских автотрофных организмов (фитопланктона), являющихся основой большинства пищевых цепей в океане. Избыточное облучение УФ-радиацией высших растений также негативно сказывается на их жизнедеятельности: приводит к уменьшению площади поверхности листьев, высоты растений, интенсивности фотосинтеза, снижению урожайности.

Влияние электромагнитных полей (ЭМП) и излучений на живые организмы. Частотный электромагнитный спектр 1×10⁵... 3×10¹¹ Гц подразделяется на отдельные диапазоны: радиочастоты (100 кГц...300 МГц), ультравысокие частоты (ультракороткие волны 30...300 МГц) и сверхвысокие частоты (микроволны) (300 МГц...300 ГГц) (см. табл. 7.1).

Электромагнитная обстановка окружающей среды в современных условиях является важным фактором экологии человека и в ряду потенциально опасных антропогенных воздействий занимает одно из первых мест. Несмотря на то, что антропогенные электромагнитные поля и излучения - относительно недавно возникший экологический фактор (100лет), сегодня электромагнитное облучение населения в десятки тысяч раз превышает естественный фон и представляет большую опасность для здоровья населения, особенно в условиях городов-мегаполисов.

Количество разнообразных источников электромагнитного загрязнения в последнее десятилетие значительно увеличилось. Это высоковольтные линии электропередачи, радио- и телевизионные передающие центры, ретрансляторы и телефоны сотовой мобильной связи радары, бытовая техника, видеотерминалы, некоторые виды медицинского оборудования.

Экспериментальные данные как отечественных, так и зарубежных исследователей свидетельствуют о высокой биологической активности ЭМП во всех частотных диапазонах. На биологическую реакцию экосистемы, включая и человека, влияют следующие параметры ЭМП: интенсивность и частота излучения; продолжительность облучения; модуляция сигнала; сочетание частот ЭМП, периодичность действия. Сочетание вышеперечисленных параметров может иметь существенно различающиеся последствия для реакции облучаемого биологического объекта.

Основная доля мощности антропогенного электромагнитного излучения приходится пока на ЭМП относительно низких уровней и на сравнительно низкие частоты. Гораздо более опасным является высокочастотное излучение сантиметрового диапазона, используемое в сотовых мобильных и радиотелефонах и СВЧ-печах.

Механизмы воздействия ЭМП на клетки и ткани живых организмов чрезвычайно сложны и до конца не изучены. Однако в настоящее время уже установлено, что в результате влияния электромагнитных полей в биологических тканях происходит ядерно-магнитный резонанс, который может приводить к изменению структуры клеточных мембран. Кроме того, активность некоторых важных биологических ферментов в организме человека в зависимости от напряженности электромагнитного поля может увеличиваться, а ряда других - снижаться.

Под действием электромагнитного излучения в тканях организма происходят сложнейшие физико-биологические процессы, которые могут явиться причиной нарушения нормального функционирования отдельных органов и организма в целом, появления нарушений вегетативной и центральной нервной системы, ослабления иммунитета, нарушения поведенческих реакций, нейроэндокринных изменений.

Многочисленные исследования в области биологического действия ЭМП позволили определить наиболее чувствительные: (критические) системы организма человека: нервная, иммунная, эндокринная и половая. Особую опасность представляет тот факт, что биологический эффект ЭМП в условиях длительного многолетнего воздействия на организм человека накапливается. В результате возможно развитие отдаленных последствий, включая дегенеративные процессы центральной нервной системы, рак крови (лейкозы), опухоли мозга, гормональные заболевания. Особенно опасны ЭМП могут быть для детей, беременных, людей с заболеваниями центральной нервной, гормональной, сердечно-сосудистой системы, аллергиков, людей с ослабленным иммунитетом.

На растительных и животных тест-системах под действием антропогенных ЭМП неоднократно наблюдались тератогенные эффекты (образование уродливых форм организмов) и было установлено, что высокие уровни интенсивности микроволнового и радиочастотного воздействия могут вызывать наследуемые изменения в организмах (мутации).

Отрицательное воздействие ЭМП на человека и компоненты экосистем прямо пропорционально мощности поля и времени облучения. Установлено, что на значительных территориях вблизи радио- и телецентров, радиолокационных установок, воздушных линий электропередач напряженность электрического и магнитного полей в тысячи раз превышает естественные уровни и создает реальную опасность для находящихся в зоне действия полей людей, животных и растений. Неблагоприятное воздействие ЭМП, создаваемого ЛЭП, проявляется уже при напряжении 1000 В/м. При этом у человека нарушаются нормальное функционирование эндокринной системы, обменные процессы, работа головного мозга. В настоящее время установлено негативное влияние ЭМП на структуру почвы, в результате которого значительные площади в местах расположения ЛЭП становятся непригодными для сельского хозяйства.

Радиация и радиоактивное загрязнение. Жизнь на Земле возникла и развивалась в присутствии радиации. Радиация - один из самых древних природных факторов. Уровни естественного радиационного фона на планете изменяются в довольно широких пределах, в среднем составляя для человека 2,4×10^-3 Зв* в год. Все живые организмы не только приспособлены к воздействию радиационного фона, но и в значительной степени им сформированы. В результате наблюдений за населением отдельных регионов Земли с уровнем естественного радиационного фона, во много раз превышающим средние значения (до 250×10 ³ Зв* на территории Бразилии), не были обнаружены какие-либо неблагоприятные влияния на здоровье живущих там людей.

Естественный радиационный фон складывается в основном из космического облучения (примерно 17 % от суммарной дозы облучения за счет естественного радиационного фона) и земной радиации (более 60 %), обусловленной содержанием радиоактивных изотопов в породах и почвах.

За последние несколькодесятилетий в жизни человека в дополнение к природным вошли искусственные (или техногенные) источники радиации, связанные с возрастающим использованием ядерных технологий в медицине, промышленности и энергетике..

Индивидуальные дозы, получаемые разными людьми от техногенных источников, сильно различаются, хотя и в большинстве случаев сравнительно невелики.

Так средние уровни облучения, обусловленные медицинским диагностическим использованием источников излучения, в развитых странах приблизительно эквивалентны 50 % глобального среднего уровня естественного радиационного фона.

В течение последних 50 лет каждый человек подвергался облучению oт радиоактивных осадков, образовавшихся в результате многочисленных (543) испытаний ядерного оружия в атмосфере (прекращены в 1 1980 г.). Дополнительным фактором, повлекшим за собой выпадение радиоактивных веществ, стала авария на Чернобыльской АЭС в 1986 г. Влияние испытаний ядерного оружия после 1980 г. оценивается специалистами примерно на уровне 0,005 • 10^-3 Зв/год, что на три порядка ниже, чем уровень естественного радиационного фона.

Предприятия ядерной промышленности и энергетики размещены на территории высокоразвитых стран и создают еще один источник техногенного облучения. Радиоактивные выбросы атомных станций и предприятий ядерной промышленности регулируются очень жесткими нормативами, и поэтому практически не изменяют природный фон (0,0002 ×10 ^-3 Зв/год) и содержание радионуклидов в окружающей среде.

Необходимо отметить, что радиационное воздействие значительно повышается в аварийных ситуациях. Так, в результате аварии на Чернобыльской АЭС общая площадь радиоактивного загрязнения земель лесного фонда на территории России до сих пор составляет более 1,4 млн.га.

Воздействие повышенных уровней ионизирующей радиации на экосистемы и организмы, в них обитающие в настоящее время изучено еще недостаточно. Исключение составляют лесные экосистемы, в которых наиболее чувствительны к воздействию радиации хвойные деревья. Это связано с тем, что вечнозеленая крона деревьев этих пород задерживает значительную часть выпадающих радионуклидов, что приводит к повреждению жизненно важных и репродуктивных органов растений и даже к их гибели.

В то же время специфика радиационных поражений населения изучена значительно более детально. В высоких дозах радиоактивное излучение проникает в ткани и приводит к нарушению внутренних процессов. При воздействии высоких доз радиации возникает опасность повреждения наследственного аппарата клетки, развития лейкозов и злокачественных опухолей. Облучение половых клеток приводит к врожденным дефектам у потомства. Воздействие радиоактивного излучения на эмбрионы вызывает эмбриотические эффекты (уродства или пороки развития).

В зависимости oт характеристики излучаемой энергии различают a-, b-, g-излучения.

a-излучения, хотя имеет слабую проникающую способность и может быть задержано даже листом бумаги, чрезвычайно опасно при попадании внутрь организма с пищей, водой, воздухом или в открытую рану.

b-излучение обладает большей проникающей способностью: оно повреждает ткани организма на глубину 1...2 см и более в зависимости от величины энергии.

g-излучение распространяется со скоростью света и обладает высокой степью проникновения (его может задержать только толстый свинцовый экран).

Повреждений, вызванных в живом организме излучением, будет тем больше, чем больше энергии оно передает тканям. Количество такой энергии называется дозой.

В зависимости от вида излучения (a-, b-, g-) при определении дозы радиации вводят поправочные коэффициенты, отражающие способность излучения данного вида повреждать ткани организма. Пересчитанную таким образом дозу называют эквивалентной дозой и в системе СИ измеряют в зивертах.

Количество энергии излучения, поглощенное единицей массы облучаемого тела, называется поглощенной дозой и в системе СИ в грэях*. Следует учитывать, что одни части тела (органы, ткани) более чувствительны к ионизирующему излучению, чем другие.

Воздействие радиации происходит на многих уровнях биологической организации - от молекул и клеток до сложной системы органов и тканей и организма в целом. Анализ большого числа радиобиологических данных позволяет обнаружить некоторые изменения структуры клеточных ядер при (2...5)×10^-2 Гр.

Частота этих изменений нарастает с увеличением дозы от 10 до 50×10^-2 Гр и (по наиболее принятой консервативной гипотезе) линейно зависит от нее. При величине дозы (10...200) ×10^-2 Гр на молекулярном и клеточном уровне могут быть выявлены отклонения от нормального строения (аберрации) хромосом, часть которых может наследоваться и передаваться следующим поколениям. При дозе 1 Гр естественная частота мутаций и наследственных болезней, также регистрируются случаи легкой степени лучевой болезни. При дозахпорядка 4,5 Грнаблюдаются случаи тяжелых форм лучевой болезни.

В настоящее время допустимой дозой облучения населения за год считается 1×10^-3 Зв, на два и более порядков ниже доз, при которых наблюдаются случаи проявления негативных эффектов на здоровье человека.

Еще один важный источник радиоактивного облучения - радон, продукт распада повсеместно распространенного радия, заметные количества которого обнаруживаются в различных помещениях, особенно на нижних этажах жилых зданий. Источником радона служат кирпич и бетон, но главным образом - земля под строением. Радон проникает в строение вместе с воздухом, втягивающимся из почвы через микротрещины вследствие различий давления и температуры внутри и вне здания («эффект дымохода»). Поскольку население развитых стран примерно 80 % времени проводит внутри жилых и производственных помещений, где содержание радона повышено, некоторые строения оказываются непригодными для использования, так как живущие в «неблагоприятных домах» имеют в 10 раз большую вероятность заболевания раком. Причиной возникновения раковых заболеваний в таких помещениях принято считать кумулятивные эффекты облучения, вызванные радоном. В то же время облучение радоном в малых дозах успешно применяется в медицине (радоновые ванны) для излечения многих хронических заболеваний.

Шумовое загрязнение. Шум представляет собой комплекс звуков, вызывающих неприятные ощущения.

Различают низкочастотные, или инфразвуковые (1...16 Гц), средние (16...20000 Гц) и высокие, или ультразвуковые, колебания свыше 20000 Гц).

Область слышимых звуков, воспринимаемых человеческим ухом и лежащих между порогами слышимости и болевых ощущений, равна 130 дБ. Громкость звука определяется амплитудой колебаний, а высота - их частотой. Шум, или звуковое загрязнение, воспринимаемое человеческим ухом в качестве помех, принято подразделять на низкочастотный (ниже 350 Гц), среднечастотный (в диапазоне от 350 до 800 Гц) и высокочастотный отсутствие вызывает гнетущее ощущение у человека. Однако в наши дни шумовое загрязнение стало одной из самых серьезных проблем окружающей среды. Основные источники антропогенных шумов - автомобильный, воздушный, рельсовый транспорт, промышленные предприятия. Наибольший шум отмечен на улицах крупных городов, причем уровень уличных шумов определяется интенсивностью, скоростью и характером транспортного потока.

Реакция на шум со стороны нервной системы, по данным ВОЗ, начинается уже с уровня 40 дБ, а при 70 дБ наблюдаются глубокие расстройства вплоть до психического заболевания, изменения показателей зрения, слуха, крови. У людей, проживающих вблизи автомагистралей и автотрасс, под шумовым воздействием отмечаются изменения состояния звукового анализатора, нервной и сердечнососудистой систем, установлена повышенная заболеваемость. Продолжительный шум приводит к снижению работоспособности человека и повышению стрессового состояния.

Небольшие шумовые воздействия (около 35 дБ) могут вызвать нарушения сна. Раздражающее действие на вегетативную нервную систему наблюдается при уровне шума 55...75 дБ. Шум более 90 дБ вызывает постепенное ослабление слуха, сильное угнетение или, наоборот, возбуждение нервной системы. Кратковременное действие шума силой более 120...130 дБ может привести к повреждению органов слуха.

По данным австрийских исследователей, избыточный шум приводит к сокращению продолжительности жизни на 8-12 лет. Наиболее чувствительны к влиянию шума люди старшего возраста. В районах крупных аэропортов в радиусе до 15 км наблюдаются статистически достоверное увеличение числа мертворождений и заметное ухудшение здоровья населения.

Инфразвуком называются звуковые колебания с частотой ниже 16 Гц. В естественных природных условиях возникновение инфразвука - явление относительно редкое. Инфразвук наблюдается при извержениях вулканов, сильных штормах, землетрясениях. Звук такой низкой частоты вызывает резонанс во внутренних органах человека. При этом происходит трансформация механической энергии звуковых колебаний в тепловую, что приводит к резкому изменению биохимических и биоэлектрических процессов, к различным болевым и неприятным ощущениям. Существует предположение, что именно инфразвуковые колебания, наблюдаемые в некоторых зонах (например, в области "Бермудского треугольника") являются причиной исчезновения кораблей, самолетов, людей.

Ультразвук - это звуковые волны с частотами выше 20 кГц. Акустическая энергия может трансформироваться в другие виды энергии и вызывать различные химические и биоэлектрические процессы путем термальных реакций, стресса или включения так называемого кавитационного механизма. (Кавитация - образование полостей в жидкости с последующим резким разрушением этих полостей сопровождающимся гидравлическими ударами).

Источниками ультразвука служат многие измерительные приборы (для измерений плотности, эластичности, температуры, размеров мелких объектов утечки газа и т. п.), промышленные установки (для процессов сушки, чистки, стерилизации, эмульгирования, экстракции, полировки и т. п.), а также приборы медицинской диагностики и терапии. Ультразвук нарушает процессы синтеза белка и нуклеиновых кислот, повреждает клеточные мембраны. Ультразвуковые волны разрушают бактерии, вирусы и фаги, оказывают дезинтегрирующее действие на растительные и животные клетки, многоклеточные организмы. В экспериментах с животными (мыши, крысы) ультразвук оказывал влияние на репродуктивную функцию, вызывал аномалии развития плода. В культурах клеток ультразвук может индуцировать хромосомные изменения и мутагенез. Таким образом, хотя ультразвук человеком субъективно не воспринимается, он разрушительно действует на его здоровье.

Вибрация - одна из форм физического загрязнения среды, представляющая собой сложный колебательный процесс с широким диапазоном частот. Так же, как и шум, вибрация измеряется в логарифмических единицах уровней мощности - децибелах. Источники вибрации - транспорт, инженерное оборудование, промышленные установки. Установлено, что вибрация отрицательно влияет на иммунную, сердечно-сосудистую, репродуктивную системы и на состав крови человека и способна вызывать вибрационную болезнь.

Температура окружающей среды - один из важнейших абиотических факторов, обеспечивающих жизнедеятельность и нормальное существование растений и животных. Особенно заметно влияние температуры на такие жизненно важные процессы, как фотосинтез, обмен веществ (метаболизм), двигательная активность, размножение организмов.

Тепловым загрязнением называется остаток тепла от топлива, не использующийся по прямому назначению (например, для обогрева) и попадающий в окружающую среду (гидросферу и атмосферу).

Тепловое загрязнение - это одна из форм физического загрязнения, происходящего в результате повышения температуры среды в основном в связи с промышленным выбросом нагретого воздуха, отработанных газов и теплых вод. Подобное загрязнение возникает как вторичный результат изменения химического состава среды в результате парникового эффекта. К негативным экологическим последствиям могут принести и «тепловые отходы», выделяющиеся при получении и переработке электрической энергии.

Источниками теплового загрязнения являются электростанции с охлаждением открытого типа (когда нагретая вода из систем охлаждения поступает в водоем), теплотрассы и подземные газопроводы.

Тепловое загрязнение может не вызывать прямого негативного эффекта у живых организмов (т. е. не приводить к гибели организма), а иметь отдаленные последствия в виде снижения репродуктивности особей и популяций (способности оставлять жизнеспособное потомство) и уменьшения продолжительности жизни. Известно, что небольшое повышение температуры окружающей среды стимулирует раннее созревание яиц или икринок, но впоследствии приводит к повышенной смертности организмов вследствие недостатка пищи. Кроме того, у особей, перенесших тепловой шок, изменяются поведенческие реакции, они теряют способность отыскивать пищу и становятся легкой добычей хищников. Экологами давно замечено, что тепловое загрязнение ведет к упрощению (дегрессии) экосистем, снижению их биоразнообразия.

Химические экологически опасные факторы включают загрязняющие вещества природного происхождения, превышающие природный фон, а также искусственно созданные вещества.

Известно, что только 10 % добываемого сырья превращается в готовую продукцию, а остальное составляют отходы, загрязняющие природную среду.

Доля антропогенного выброса загрязняющих веществ продолжает увеличиваться, причем источником наиболее опасных загрязняющих химических веществ почти на 100 % является производство. Что же входит в понятие особо опасных веществ? Существует несколько параметров используемых при оценке степени опасности того или иного вредного химического соединения, в том числе:

- абсолютная токсичность соединения (устанавливаемая в специальных экспериментах на лабораторных животных);

- минимально действующие - «пороговые» - концентрации вещества, делающие его опасным;

- воздействие на молекулярном уровне, вызывающее мутации или хромосомные изменения (тератогенность);

- канцерогенность - стимуляция образования раковых опухолей;

- способность вызывать то или иное заболевание организма (человека, животного или растения);

- степень химической устойчивости, скорость, выведения из организма;

- возможность накопления в биологической системе (биоаккумуляция);

- широта распространения в биосфере, возможность трансграничных переносов.

Если химическое соединение обладает хотя бы одним из перечисленных параметров, то его относят к классу химически опасных соединений. Если же соединение обладает всеми этими параметрами, определяющими степень его опасности, то оно относится к классу особо опасных. Такие соединения чаще всего бывают органического происхождения. Они легко встраиваются в любые биологические структуры и очень медленно выводятся из организма.

К настоящему времени эксперты из Глобального экологического Фонда* выделили 64 чрезвычайно опасных химических соединения, в том числе 12 стойких органических загрязняющих веществ (СОЗ), требующих первоочередных мер по защите от них окружающей природной среды.

К наиболее опасным химическим загрязнителям природной среды относятся:

- тяжелые металлы - свинец, ртуть, кадмий, мышьяк, никель, хром, бериллий и все органические соединения ртути, свинца и олова;

- пестициды (альдрин, хлордан, ДДТ, гептахлор. гексахлорциклогексан и др. – химические соединения, используемые для защиты растений, сельхозпродуктов от организмов- вредителей;

- промышленные химические вещества (гексахлорбензол, ПХБ, фталаты, хлор- и нитробензолы, цианиды),

- побочные продукты производства (диоксины, фураны, ПАУ, хлороформ и др.).

Рассмотрим особенности воздействия некоторых стойких загрязняющих веществ на здоровье населения и природные экологические системы.

Тяжелые металлы. К группе тяжелых металлов относят имеющие плотность более 8г/см³ - свинец, медь, цинк, никель, кадмий, кобальт, сурьму, висмут, ртуть, олово, ванадий, а также хром, серебро, золото, платину, железо, марганец и мышьяк. Многие из этих металлов широко распространены в окружающей среде и способны вызвать заболевания людей и нарушения в экосистемах. Наиболее опасными из всех тяжелых металлов считаются свинец, ртуть и кадмий.

Свинец - рассеянный элемент, содержание которого в земной коре и атмосфере составляет 2-10^-9 мкг/м3 и 5-10^-4 мкг/м³ соответственно.

Выбросы свинца в окружающую среду в результате деятельности человека весьма значительны. Основной источник загрязнения биосферы этим элементом - выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания.

В промышленно развитых странах более 90% антропогенного загрязнения свинцом (260 тыс.т.) приходятся именно на этот источник в России с ним связано ежегодное поступление в окружающую среду до 4 тыс.т свинца. Концентрация свинца в природных водах обычно не превышает 10 мкг/л. Свинец распространяется в окружающей среде главным образом через трансграничные переносы.

Ртуть, свинец и кадмий обладают широким спектром токсических эффектов на теплокровных животных, которые обусловлены блокадой активных групп молекул белка (аминных и сульфгидрильных). Указанные металлы способны нарушать биосинтез белков и процессы дыхания (окислительного фосфорилирования) в метатхондриях почек и печени. Установлено воздействие этих металлов на нервные и половые клетки. Особо чувствительны к действию этих металлов организмы в эмбриональной стадии.

Аккумуляция свинца представителями животного мира зависит, и в первую очередь, от положения организмов в трофической сети. Так у беспозвоночных животных свинец концентрируется в твердых хитиновых покровах, у позвоночных - в костной ткани, у рыб - в половых органах (гонадах), у птиц - перьях, у млекопитающих - в головном мозге и печени. Повышенное содержание свинца в почве ведет к уменьшению числа основных представителей почвенной микрофлоры. Устойчивы к токсичному воздействию соединений свинца некоторые почвенные грибы, а чрезвычайно чувствительны - низшие грибы-плесени (актиномицеты) и азотфиксирующие бактерии. Последних можно использовать в качестве биоиндикаторов степени загрязнения почв соединениями свинца. Коэффициент накопления свинца некоторыми видами планктона достигает 12000. Интенсивно аккумулируют свинец хвойные деревья и мох. Люди чаще всего подвергаются воздействию свинца при употреблении загрязненных пищи и воды, а также при дыхании. Кроме того, дети могут получать свинец через грудное молоко.

Концентрация свинца в костях современного человека в 700..1200 раз превышает его содержание в скелетах людей, живших 1600 лет назад.

Самое губительное воздействие свинец оказывает на здоровье детей, приводя к снижению их интеллекта и к нарушениям физической активности, координации и слуха. Особо следует отметить, что маленькие дети значительно легче, чем взрослые аккумулируют свинец и потому относятся к группе высокого риска в отношении свинцовых отравлений. Проведенные медико-экологические исследования показали, что у 1,9 млн. детей, проживающих в 120 городах России, содержание свинца в крови превышает безопасный уровень. Воздействие свинца на взрослое население проявляется в нарушениях функционирования репродуктивной и сердечно-сосудистой систем.

Ртуть - рассеянный элемент, среднее содержание которого в атмосфере обычно ниже 50 нг/м³, в земной коре - около 0,08 мг/кг. Ртуть широко используется в электротехнической промышленности и приборостроении, на хлорных производствах как катализатор при синтезе пластмасс, а также в лабораторной и медицинской практике и сельском хозяйстве. Основные источники загрязнения окружающей среды этим элементом: пирометаллургические процессы получения металла, сжигание органических видов топлива, сточные воды, производство цветных металлов, красок, фунгицидов и т. д.

Выбросы ртути в окружающую среду в результате деятельности человека весьма значительны. Суммарная (природная и антропогенная) эмиссия ртути в атмосферу составляет свыше 6000 т ежегодно, причем антропогенная составляющая превышает 60 %.

Наибольшую опасность представляют токсические органические соединения тяжелых металлов в водной среде, где они активно аккумулируется планктонными организмами и рыбами. Широко известный пример негативных последствий загрязнения водной среды ртутью - «болезнь Минамато», выражающаяся в нарушениях зрения, слуха, осязания, неврологических расстройствах. Первые случаи этого заболевания были отмечены среди рыбаков на юге Японии, на берегах бухты Минамато в 1956 г. У людей, потребляющих в пищу рыбу, загрязненную метилртутью было обнаружено достоверное повышение числа хромосомных нарушений. 90у новорожденных детей были зарегистрированы врожденные пороки развития и необычно высокая частота уродств. Только в 1969 г. было доказано, что причина заболевания - метилртуть, которая поступала со стоками фабрики по производству азотных соединений и концентрировалась в морских организмах и рыбе, служившей пищей для населения. Всего было официально зарегистрировано 292 случая этой болезни, в 62 из них заболевшие скончались.

Кадмий, так же, как ртуть и свинец, относится к рассеянным элементам и содержится в виде примеси во многих минералах. Средняя концентрация кадмия в морской воде - около 0,1 мкг/л, а в земной коре - 0,1 мг/кг (обычно он сопутствует цинку). Кадмий находит широкое применение в ядерной энергетике (из него изготавливают стержни атомных реакторов), в гальванотехнике в качестве антикоррозийных и декоративных покрытий, производстве аккумуляторов (никель-кадмиевые батареи), используется как электродный материал и компонент различных сплавов. Основные источники загрязнения окружающей среды этим элементом: производство цветных металлов, сжигание твердых отходов, угля, сточные воды горно-металлургических комбинатов, производство минеральных удобрений, красителей и т. д.

Антропогенная эмиссия кадмия в биосферу превышает природную в несколько раз. В воздушную среду ежегодно поступает около 9000 т кадмия, причем более 85 % - в результате деятельности человека.

Кадмий легко аккумулируется многими организмами, в особенности бактериями и моллюсками, в которых коэффициенты биоаккумуляции достигают порядка нескольких тысяч. Наибольшее содержание кадмия обнаруживается преимущественно в почках, жабрах и печени и в почках, печени и скелете наземных видов. В растениях кадмий концентрируется в основном в корнях и в меньшей степени в листьях. В организме животных и человека кадмий способен замещать кальций, нарушая тем самым физиологические процессы регуляции поглощения кальция. Установлено что токсическому действию кадмия наиболее подвержены водные организмы в эмбриональной стадии развития.

Эпидемиологические данные указывают на чрезвычайную опасность кадмия для человека, так как он весьма медленно выводится из человеческого организма и отравление кадмием может принимать хроническую форму-болезнь «итай-итай».

Диоксины и диоксиноподобные соединения. В большую группу диоксинов входят хлорсодержащие органические вещества: полихлорированные дибензодиоксины (ПДД), дибензофураны (ПХДФ) и бифенилы (ПХБ), поливинилхлорид (ПВХ) и ряд других. Эти чужеродные живым организмам соединения (ксенобиотики) попадают в окружающую среду только с продукцией или отходами промышленного производства. Так, диоксины часто образуются в виде примесей при производстве гербицидов, хлорфенолов и полихлорированных бифенилов. К другим источникам диоксинов относятся: металлургическая промышленность, возгорание и поломка электрического оборудования, лесные пожары, сжигание муниципальных, медицинских и опасных отходов.

Диоксины обладают высочайшей токсичностью и стойкостью. Они легко проникают в ядра клеток живых организмов, вызывают с одной стороны ускоренное разрушение гормонов и витаминов, а с другой - активируют канцерогенез (образование раковых клеток). Особо опасно то, что диоксины обнаружены во многих компонентах окружающей среды - в воздухе, почве, донных отложениях, рыбе, молоке, овощах и т. д. В районах, загрязненных диоксинами, отмечен высокий уровень их содержания в грудном молоке.

На диоксин как побочный продукт производства в деревообрабатывающей промышленности впервые обратили внимание в 1960 - 1970 гг. Массовое заболевание пораженных диоксином людей, работавших на этом производстве, получило название «хлоракне». В дальнейшем свойства этого вещества были изучены, и США применили его во время вьетнамской войны в качестве дефолианта при обработке с воздуха тропических лесов для облегчения поиска партизан.

Диоксины и диоксиноподобные соединения - супертоксиканты, т. е. они канцерогенны, мутагенны и тератогенны (способны вызывать раковые опухоли, генетические мутации и уродства). Отличительная черта представителей этой группы - чрезвычайно высокая устойчивость к химическому и биологическому разложению и способность сохраняться в окружающей среде. Проведенные исследования показали, что если немедленно полностью прекратить выброс диоксинов в окружающую среду, пройдет несколько сотен лет, прежде чем их содержание достигнет безопасного уровня. Таким образом, среди химических веществ, загрязняющих природные среды, диоксины занимают особое место, представляя собой вещества чрезвычайно опасные для здоровья) нынешнего и будущего поколений.

Пестициды. В 1938 г. швейцарский химик Пауль Мюллер обнаружил инсектицидные (губительные для отдельных видов насекомых) свойства у дихлордифенилтрихлорэтана (ставшего известным позднее под названием ДДТ) и спустя 10 лет за это открытие был удостоен Нобелевской премии в области биологии и медицины. Действительно, уже первые результаты применения этого «чудо - оружия» были просто ошеломляющими - рост урожайности, внедрение экономичных способов ведения сельского хозяйства, новые эффективные средства борьбы с насекомыми, переносящими инфекции.

Во время Второй мировой войны ДДТ был применен против вшей, распространяющих сыпной тиф. В результате это была первая из войн, в которой от тифа погибло меньше людей, чем от пуль противника.

Использование ДДТ против комаров - переносчиков малярии резко снизило смертность от этого заболевания.

Если еще в 1948 г. только в Индии от малярии погибло более 3 млн. человек, то в 1965 г. в этой стране не было зарегистрировано ни одного случая смерти от малярии.

Именно благодаря ДДТ удалось спасти миллионы жизней, и именно за это П. Мюллер по праву