Радиационное загрязнение техносферы

Техносфера — объект планетарной экологии, состоящий из элементов биосферы, гидросферы и т. д. (экосферы), которые претерпели антропогенные изменения либо созданы в результате сознательной деятельности человека.

Радиационное загрязнение техносферы может произойти при любом использовании ядерной энергии, как в мирных, так и в военных целях. Оно возникает в результате аварий на объектах, производящих или использующих радиоактивные материалы, при разработке радиоактивных руд, неправильном хранении радиоактивных отходов, а также при испытании и применении ядерного оружия.

Из естественных источников наибольшую опасность представляет загрязнение радоном. Согласно оценке ООН, радон и продукты его распада составляют ¾ годовой индивидуальной эффективной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации. Большую часть этой дозы человек получает от радионуклидов, попадающих в организм при дыхании, особенно в непроветриваемых помещениях.

Радон освобождается из земной коры повсеместно, но концентрация его в разных точках земного шара различна. Известны регионы, расположенные в Индии и Иране, с высоким уровнем земной радиации радона. Главный источник радона в закрытых помещениях – грунт. Особенности грунта, тип строительных материалов существенно влияют на концентрацию радона в помещениях. Уровень загрязнения радоном может быть снижен в деревянных домах, как установлено исследованиями. Уровень радонового загрязнения снижается в 2 раза, а в каменных домах – в 10 раз. Основная угроза радиационного загрязнения исходит от оставленных или брошенных объектов. Уровень мощности радиационной дозы практически от всех 100 брошенных отвалов превышает предельно допустимый коэффициент более чем в 50 раз.

51.Что такое диоксины? Как они образуются и в чем проявляется их негативное воздействие на живые организмы?

Диоксины - обобщенное название большой группы полихлордибензопарадиоксинов (ПХДЦ), полихлордибензодифуранов (ПХДФ) и полихлордибифенилов (ПХДФ).

В семейство диоксинов входят сотни хлорорганических, броморганических и смешанных хлорброморганических циклических эфиров, из которых 17 наиболее токсичны. Диоксины - твердые бесцветные кристаллические вещества, химически инертные и термически стабильные (разлагаются при нагревании выше 750 oС).

Диоксин - один из самых вездесущих техногенных ядов, наступающих на людей с широкого фронта современного производства.

Диоксины плохо растворяются в воде и немного лучше в органических растворителях, поэтому эти вещества чрезвычайно химически стойкими соединениями. Диоксины практически не разлагаются в окружающей среде десятки, а то и сотни лет, оставаясь неизменными под влиянием физических, химических и биологических факторов среды.

Источниками диоксинов являются предприятия почти всех отраслей промышленности, где используется хлор, но опаснее всего являются химические, нефтехимические и целлюлозно-бумажные заводы. Мусоросжигательные заводы, уничтожающие хлорированные отходы являются на сегодня одним из основных источников выбросов диоксиновых соединений в атмосферу.

Диоксины образуются только вследствие деятельности человека. Диоксины являются побочными продуктами производства пластмасс, пестицидов, гербицидов, металлов, бумаги, дефолиантов. Диоксины образуются при сжигании мусора в мусоросжигательных печах (при нарушении правил захоронения промышленных отходов), на городских свалках, при сжигании синтетического автомобильного масла, покрытий и бензина, и т.п. Хлорирование воды - также весомый источник диоксинов.

При сжигании одного килограмма ПВХ образуется до 50 мкг диоксинов. Эффективное же их разрушение возможно лишь при температурах выше 1150-1200 градусов Цельсия.

В биосфере диоксины, сорбируются почвой (накапливаясь в её верхнем слое). Оттуда они быстро поглощаются растениями и почвенными организмами. Затем с овощами и фруктами, а также через птиц и животных попадают в организм человека. Особенность диоксинов - их способность к биоаккумуляции. С каждым промежуточным звеном концентрация диоксинов увеличивается.

В природной среде диоксины быстро поглощаются растениями, почвой и различными материалами, практически не изменяются под влиянием физических, химических и биологических факторов.

Период полураспада диоксинов в природе превышает 10 лет. Из почв диоксины выдуваются вместе с органическими веществами и вымываются дождевыми потоками, переносятся в низменности и акватории, создавая новые очаги загрязнения (места скопления дождевой воды, озера, донные отложения рек, каналов, прибрежные зоны морей и океанов).

Диоксины вызывают целый ряд серьезных заболеваний, среди которых - образование злокачественных опухолей, снижение иммунитета, сокращение содержания мужского гормона, диабет, импотенция, эндометрит, нарушение обучаемости, психические расстройства.

Главная опасность диоксина – его влияние на важнейшие системы организма - эндокринную, иммунную, сердечно-сосудистую. Особенно уязвимы дети, ослабленные, больные и пожилые люди.

Диоксины обладают острой и хронической токсичностью, срок их скрытого действия может быть достаточно велик (от 10 дней до нескольких недель, а иногда и нескольких лет).

Диоксин относится к типу ядов, накапливающихся в клетке и тканях организма. Поэтому каждая последующая его порция быстрее поглощается организмом, вызывая всё более сильные токсические эффекты.

При попадании в организм человека или животных, диоксины накапливаются в жировых тканях и крайне медленно (десятилетиями) разлагаются и выводятся из организма (период полувывода из организма человека составляет до 30 лет). Диоксины во много раз токсичнее цианистого натрия, стрихнина, яда кураре.

Даже в ничтожных концентрациях диоксин вызывает генетические изменения в клетках пораженных особей, вызывая хроническую интоксикацию и повышая частоту возникновения опухолей, т.е. обладает мутагенным и канцерогенным действием.

Признаками поражения диоксинами являются снижение веса, потеря аппетита, развитие кожных заболеваний - появление угреобразной сыпи на лице и шее, которая не поддаётся лечению. Затем развивается поражение век, наступает острая депрессия, сонливость. Впоследствии поражение диоксином приводит к нарушениям функций нервной системы, обмена веществ, к изменению состава крови.

Многие из диоксинов являются сильными канцерогенами и тератогенами. Попав в организм, диоксины действуют на молекулярном уровне, подавляя иммунитет и грубо вмешиваясь в процессы деления и специализации клеток, они провоцируют развитие онкологических заболеваний. Основное действиедиоксинов на человека обусловлено их влиянием на рецепторы клеток, ответственных за работу гормональных систем. Диоксины вторгаются в сложную отлаженную работу эндокринных желез, «маскируясь» под естественные гормоны, но, не являясь таковыми, они нарушают нормальную работу всей системы организма – регулируя его обмен веществ, репродукцию, рост, развитие. Вследствие этого возникают гормональные и эндокринные расстройства - изменяется содержание половых гормонов, гормонов щитовидной и поджелудочной желез, это увеличивает риск развития сахарного диабета, нарушаются процессы полового созревания и развития плода. Дети отстают в развитии, их обучение затрудняется, у молодых людей появляются заболевания, свойственные старческому возрасту.

Диоксины вмешиваются в репродуктивную функцию, резко замедляя половое созревание, повышая вероятность бесплодия, самопроизвольного прерывания беременности, врожденных пороков и прочих аномалий.

У женщин очень часто возникают нарушения менструального цикла, а в худшем случае - нарушается репродуктивная функция. При этом острых реакций (как и при обычных отравлениях) практически не бывает.

Диоксины вызывают глубокие нарушения практически во всех обменных процессах, подавляя работу иммунной системы, вызывая иммунодефицит, увеличивая восприимчивость организма к инфекциям, возрастает частота аллергических реакций - приводя к состоянию так называемого «химического СПИДа». Исследования подтвердили, что диоксины вызывают генетические мутации (уродства) и врожденные аномалии развития у детей.

Являясь сильнейшим мутагеном, к диоксину особенно чувствительны развивающиеся организмы - эмбрион, плод, новорожденные, а также молодые особи. Этот яд особо опасен длительным периодом скрытого действия. Признаки поражения диоксином очень сложно определить - они зависят от дозы, возрастных особенностей организма и его состояния.

Диоксиновые соединения накапливаются в организмах будущих матерей, в грудном молоке, повреждая половые функции еще нерожденных детей, разрушая иммунную систему. Через плаценту и с грудным молоком диоксины передаются плоду и ребенку. Во время кормления грудью мать теряет до 40% всех диоксинов (накопившихся в организме женщины в течение всей её жизни), которые были в ее жировых тканях (т.к. диоксины легко связываются именно с жирами - являются липофильными).

Воздействие диоксинов на людей, растения и животных исследовано мало. Во всяком случае сведения из различных источников часто противоречивы.

Диоксин является универсальным клеточным ядом и может поражать многие виды животных и растений. Опасность диоксинов обусловлена их высокой стабильностью, долговременным сохранением в окружающей средя и в результате длительным воздействием на живые организмы.

Как действуют диоксины на человека

Диоксин - одно из самых токсичных синтетических соединений, действующее очень медленно.

Концентрации токсичных диоксинов, приводящие в 50% случаев к смертельному исходу, для различных лабораторных животных составляют от 1 до 300 мг/кг. Поражение человека возможно при поступлении диоксинов в организм через желудочнокишечный тракт, они поражают поджелудочную железу, легкие, имунную систему. Возникают тяжелые отеки околосердечной сумки, брюшной и грудной полости. Попадание диоксина в организм вызывает риск заболевания раком и ряд других серьезных проблем для здоровья. В частности, вероятна повышенная частота хромосомных мутаций и врожденных уродств из-за специфического действия диоксина на генетический аппарат половых клеток и клеток эмбриона.

Диоксины обладают острой и хронической токсичностью, срок их скрытого действия может быть достаточно велик (от 10 дней до нескольких недель, а иногда и нескольких лет).

Признаками поражения диоксинами являются снижение веса, потеря аппетита, появление угреобразной сыпи на лице и шее, не поддающейся лечению. Развивается поражение век. Наступают крайняя депрессия и сонливость. В дальнейшем поражение диоксином приводит к нарушениям функции нервной системы, обмена веществ, изменению состава крови.

Диоксины нарушают функции печени, что сопровождается накоплением в клетках токсических продуктов, нарушением обмена веществ, подавлением функций некоторых систем организма.

Специфическим заболеванием, сопровождающим отравление диоксином, является хлоракне. Оно сопровождается ороговением кожи, нарушением пигментации, изменением порфиринового обмена в организме, избыточной волосатостью. При небольших поражениях локальные потемнения кожи наблюдаются под глазами и за ушами. При сильных поражениях лицо белого человека становится похожим на лицо негра.

Специфические средства профилактики и лечения отсутствуют.

Диоксиновая проблема остро проявилась после применения американцами во Вьетнаме "Эйджен оранджа" (170 кг). Генетические последствия этой химической войны, сказавшиеся на вьетнамских детях, заставили мир осознать высокую опасность диоксинов.

Самое известное массовое отравление людей диоксинами произошло в 1976 году в итальянском городе Севезо, когда во время взрыва на заводе в атмосферу было выброшено 20 килограммов диоксинов. Уже через несколько часов на коже жителей города появились красные пятна, а два месяца спустя на лицах людей, которые получили самые большие дозы вещества, появились прыщи - хлоракне.

В 1980-х годах диоксины были включены в разряд особо опасных глобальных загрязнителей. К 1985 г. в США исключена из производства вся продукция, содержащая хлор, и являющаяся основой для образования диоксинов.

В России диоксиновые технологии применяются в химическом, агрохимическом, электротехническом производстве, в целлюлознобумажной промышленности (заливка трансформаторов, гербициды сплошного действия, пестициды, бумага и многая другая продукция, изготовленная с помощью хлорных технологий).

Особенно загрязнены диоксинами города Дзержинск (Нижегородская обл.), Чапаевск (Самарская обл.), Новомосковск (Тульская обл.), Щелково, Серпухов (Московская обл.), Новочебоксарск (Чувашия), Уфа (Башкортостан).

53. Почему алюминий является токсичным металлом?

Небольшим процентом людей, страдающих аллергией на алюминий и дерматит опыт контактов, расстройства пищеварения, рвота или другие симптомы при контакте или употребление продуктов, содержащих алюминий, таких, как дезодоранты и антациды. В те без аллергии, алюминий не столь токсичны, как тяжелые металлы, но есть некоторые доказательства токсичности, если она потребляется в чрезмерных количествах. Хотя использование алюминиевой посуды не было показано, приведет к алюминиевой токсичности в целом, чрезмерное потребление антациды, содержащие алюминий соединений и чрезмерное использование алюминия содержащие антиперспиранты предоставить более значительные уровни воздействия. Исследования показали, что потребление кислой пищи или жидкости с алюминием значительно увеличивает поглощение алюминий, и мальтол была показана увеличить накопление алюминия в нервную ткань и osseus. Кроме того, эстроген увеличивает алюминий связанные экспрессии гена рака молочной железы человека клетки культивировали в лабораторию. эстроген Эти соли, сходное с действием привели к их классификации как metalloestrogen.

54. Почему металлическая ртуть менее опасна, чем ее соединения?

Пары ртути и ее соединения действительно весьма ядовиты. Жидкая ртуть опасна прежде всего своей летучестью: если хранить ее открытой в лабораторном помещении, то в воздухе создастся парциальное давление ртути 0,001 мм. Это много, тем более что предельно допустимая концентрация ртути в промышленных помещениях 0,01 мг на кубический метр воздуха.
Степень токсического действия металлической ртути определяется прежде всего тем, какое количество ее успело прореагировать в организме, прежде чем ее вывели оттуда, т.е. опасна не сама ртуть, а ее соединения.
Острое отравление солями ртути проявляется в расстройстве кишечника, рвоте, набухании десен. Характерен упадок сердечной деятельности, пульс становится редким и слабым, возможны обмороки. Первое, что необходимо сделать в такой ситуации, это вызвать у больного рвоту. Затем дать ему молока и яичных белков. Ртуть выводится из организма в основном почками.
При хроническом отравлении ртутью и ее соединениями появляются металлический привкус во рту, рыхлость десен, сильное слюнотечение, легкая возбудимость, ослабление памяти. Опасность такого отравления есть во всех помещениях, где ртуть находится в контакте с воздухом. Особенно опасны мельчайшие капли разлитой ртути, забившиеся под плинтусы, линолеум, мебель, в щели пола. Общая поверхность маленьких ртутных шариков велика, и испарение идет интенсивнее. Поэтому случайно разлитую ртуть необходимо тщательно собрать. Все места, в которых могли задержаться малейшие капельки жидкого металла, необходимо обработать раствором FeCl3, чтобы связать ртуть химически.

57. Какие процессы характеризуют поведение пестицидов в почве?

Пестициды вносят в почву для уничтожения почвообитающих вредителей, нематод, сорняков, возбудителей бактериальных и грибных заболеваний. Попадают они в почву и после обработки надземных органов растений: смываются выпадающими осадками, сносятся ветром.

Пестициды могут поступать в почву в виде их остатков, содержащихся в листьях, корнях и т. д. В почве в зависимости от условий они могут оставаться в неизмененном состоянии и сохранять свою токсичность в течение более или менее продолжительного времени.

Свойство пестицидов противостоять разлагающему действию физических, химических и биологических (биохимических и микробиологических) процессов характеризует их стойкость (персистентность).

Необходимо отметить, что во многих случаях тип почвы, особенно ее микрофлоры, определяет в основном продолжительность разложения большинства пестицидов. Вещества, внесенные в почву в виде гранул, сохраняются в ней более продолжительное время, чем порошковидные или жидкие.

Передвижение пестицидов в почве. Пестициды и их метаболиты находятся в почве в лабильном состоянии со всеми тремя ее фазами и в связи с этим могут передвигаться по почвенному профилю в горизонтальном и вертикальном направлениях. Этот процесс происходит под действием молекулярной диффузии с капиллярной влагой, нисходящего тока гравитационной воды, корневой системы растений и в результате перемещения при обработке почвы. На более значительные расстояния пестициды передвигаются с током воды, возникающим после дождя или орошения. Скорость и глубина вертикального перемещения зависят от растворимости в воде препарата, особенностей его адсорбции и десорбции, летучести, а также от интенсивности испарения почвенной влаги.

Разложение пестицидов в почве. Пестициды видоизменяются или полностью разлагаются в почве в результате физико-химических процессов, микробиологического разложения, поглощения высшими растениями и почвенной фауной. Детоксикация многих пестицидов происходит вследствие адсорбции перегноем и другими коллоидами или образования стойких комплексов. Удаляются препараты из почвы в результате улетучивания, испарения с водяными парами, передвижения за пределы корнеобитаемого слоя, вымывания дождевыми, талыми, оросительными, грунтовыми и почвенными водами.

Роль физических факторов в инактивации пестицидов в почве. Пестициды, вносимые в почву, снижают активность благодаря адсорбции их почвенными коллоидами. Степень адсорбции большинства препаратов во многом зависит от содержания гумуса в почве. Установлена зависимость адсорбции некоторых пестицидов от рН. Важное значение для степени адсорбции пестицидов имеют механический состав, содержание глинистой и илистой фракций и особенно природа и происхождение глинистых минералов, которые различаются величиной поверхности частиц и строением кристаллической решетки. Степень адсорбции пестицидов почвой во многом зависит от ее влажности. Чем больше воды поглощают коллоиды, тем меньше остается свободных мест для сорбции препаратов. Характер адсорбции зависит от химической структуры пестицида, его основности, от свойств его функциональных групп образовывать водородные и дипольные связи. Адсорбция пестицидов в почве зависит от ее температуры. Осадки и повышение температуры способствуют десорбции поглощенных почвой пестицидов. Испарение с водяными парами является одним из факторов потери токсичности в почве инсектицидов.

Физико-химическое и химическое разложение пестицидов в почве. Пестициды могут разлагаться под действием солнечного света. Гидролитические и окислительные превращения многих пестицидов в почве значительно снижают их токсическое действие. При этом важную роль играют химическая структура препарата и его свойства.

59. Какие соединения попадают под понятие «ксенобиотики»

Ксенобиотики (от греч. ξένος — чуждый и βίος — жизнь) — условная категория для обозначения чужеродных для живых организмов химических веществ, естественно не входящих в биотический круговорот. Как правило, повышение концентрации ксенобиотиков в окружающей среде прямо или косвенно связано с хозяйственной деятельностью человека. К ним в ряде случаев относят: пестициды, некоторые моющие средства (детергенты), радионуклиды, синтетические красители, полиароматические углеводороды и др. Попадая в окружающую природную среду, они могут вызвать повышение частоты аллергических реакций, гибель организмов, изменить наследственные признаки, снизить иммунитет, нарушить обмен веществ, нарушить ход процессов в естественных экосистемах вплоть до уровня биосферы в целом.

Изучение превращений ксенобиотиков путём детоксикации и деградации в живых организмах и во внешней среде важно для организации санитарно-гигиенических мероприятий по охране природы.

Ксенобиотики — любые чуждые для организма вещества (пестициды, токсины, др. поллютанты), способные вызвать нарушение биологических процессов, не обязательно яды или токсины. Однако в большинстве случаев ксенобиотики, попадая в живые организмы, могут вызывать различные прямые нежелательные эффекты, либо вследствие биотрансформации образовывать токсичные метаболиты:

• токсические или аллергические реакции
• изменения наследственности
• снижение иммунитета
• специфические заболевания (болезнь минамата, болезнь итай-итай, рак)
• искажение обмена веществ, нарушение естественного хода природных процессов в экосистемах, вплоть до уровня биосферы в целом.

Изучением влияния ксенобиотиков на иммунную систему занимается иммунотоксикология.

Примеры ксенобиотиков

• тяжёлые металлы (кадмий, свинец, ртуть и другие)
• фреоны
• нефтепродукты
• пластмассы, особенно это относится к пластиковой упаковке (полиэтиленовые пакеты, пластиковые ПЭТФ-бутылки и т.д.)
• полициклические и галогенированные ароматические углеводороды
• пестициды
• синтетические поверхностно-активные вещества^[2]

Некоторые вещества, относимые к ксенобиотикам, могут быть найдены в природе. Так, диоксины образуются в результате естественных процессов, таких как извержения вулканов и лесные пожары^[3]. Многие вещества, например ксилол, стирол, толуол, ацетон, бензол, пары бензина или хлороводорода, могут быть отнесены к ксенобиотикам, если они накопятся вокружающей среде в неестественно высоких концентрациях в процессе промышленного производства.

Биотрансформация

Липофильные ксенобиотики в настоящее время вызывают особенное внимание экологов и токсикологов, так как, накапливаясь в жировых тканях, способны переходить по пищевой цепи в организмы животных и человека, превращаясь в более полярные и, следовательно, более легко усваиваемые или экскретируемые вещества.

Дата добавления: 2015-04-23