Лекция 7 Геофизические и геохимические аномалии

Геофизические и геохимические аномалии, оказывающие вли­яние на живые организмы, разделяются на две большие группы: естественные аномалии, обусловленные геологическими фактора­ми, и техногенные, созданные человеком.

Естественные аномалии. Аномалии являются отражением разнообразных эндо- и экзогенных геодинамических и физико-химических процессов, которые протекают в геологической среде. Одни из них обусловлены рудными залежами и скоплениями неметаллических полезных ископаемых, другие — геологическими структурами, а третьи — распространением гравитации, электрических, магнитных и тепловых потоков. На земную поверхностъ благодаря глубинным разломам поступают эманации гелия, углеводородов, радиоактивных газов и особенно радона. Их воздействие на живые организмы может быть различным в зависимости от уровня токсичности химических элементов и их соединений, а также от количества поступающего вещества. Высокоопасными являются оксидные месторождения урана, сернистые руды Bi, Те, Se, As, Sb, Hg, Си, менее опасными — разнообразные по генезису месторождения Pb, Zn и галоидных соединений, опасными — месторождения слюды, талька, берилла и некоторых драгоценных камней.

Активные явления на Солнце вызывают магнитные бури, на Землю непрерывно поступают космические лучи и падают разной величины космические тела. Более крупные катаклизмы возникают в результате падения на Землю астероидов и комет. Их периодичность достаточно вели­ка, падения сопровождались массовыми вымираниями биоты в геологическом прошлом. Наиболее известным является падение астероида диаметром около 10 км 65 млн лет тому назад. Результат встречи Земли с таким космическим телом - наземная и морская биоты лишились почти 75 % своих представителей.

Техногенные аномалии являются результатом излучения радиоактивных веществ, используемых в промышленных и исследовательских целях, и рассеивания различных видов энергии и вещества.

Главные источники искусственных аномалий — городские агломерации, сельскохозяйственные комплексы, промышленные и горнодобывающие предприятия, электростанции, работающие на твердом, жидком, газообразном и ядерном топливе, транспортные магистрали, линии электропередач, кабели телеграфной и телефонной связи, радиорелейные линии, телекоммуникацион­ные системы, аэродромы и обслуживающие их радарные комп­лексы, площадки для запуска ракет, нефтебазы и нефтепередающие и нефте- и газоперекачивающие станции, хранилища и пунк­ты захоронения химических и радиоактивных отходов, отводы гор­ных предприятий, особенно золотоотвалы и хвостохранилища, полигоны для испытания различных видов вооружения, в том числе и ядерного. Масштабы техногенных аномалий порой многократно превышают естественные аномалии и поэтому оказываются особо опасными для жизнедеятельности человека.

Максимальные концентрации и суммарные запасы некоторых тяжелых и редких металлов и особенно цианидов в отвалах и хвостохранилищах, накапливающихся после переработки и обогаще­ния золоторудного концентрата, настолько велики, что становят­ся опасными для окружающей среды.

Высокую напряженность, иногда опасную для жизни, создают электромагнитные поля мощных радиопередающих устройств, ли­нии высоковольтных передач. Напряженность электрических по­лей многократно превышает мощность, создаваемую при прове­дении электроразведочных работ на рудных полях.

Как правило, вдоль автодорог в результате осаждения выхлопных газов возникают компактные ореолы Pb, Hg, Zn, бензпирена, азотистых, сернистых и других токсичных соединений. Вдоль линии электропередач, наземных и воздушных линий радио- и телеграфной связи возникают первичные и вторичные электромагнитные поля. Сама транспортная магистраль (автомобильная и железная дороги) и прилегающие к ней территории испытывают сейсмические и акустические колебания при движении транспортных средств. По масштабам выбросов и охваченной площади выделяют то­чные, локальные и региональные аномалии. К первым относят аномалии, возникающие за счет скопления радиоактивных минералов в определенных частях жилых и промышленных зданий, локальные аномалии формируются в результате скоплений токсичных веществ на полигонах бытовых и промышленных отходов, отвалах карьеров и на терриконах, а также в хвостохранилищах. региональные аномалии образуются в результате выбросов в атмосферу крупных ТЭЦ или АЭС или работы горно-обогатительных комбинатов.

Особенности воздействия аномалий на живые организмы

Радиационные аномалии способствуют дополнительному облучению живых организмов. Высокие дозы облучения повреждают ткани, разрушают клетки, вызывают лучевую болезнь и приводят к смерти организма. Малые дозы облучения повышают риск онкологических заболеваний и серьезных генетических отклонений.

Степень радиационного воздействия на живой организм зависит от получаемой им дозы облучения. Она учитывает способность различных форм радиоактивного облучения (альфа-, бета- и гамма-излучения) повреждать живые ткани организмов и оценивается либо в греях, т.е. поглощенной дозой, либо в зивертах, т.е. эффективной эквивалентной дозой, учитывающей способность излучения определенного типа повреждать ткани организмов, а так же различную чувствительность к облучению разных частей тела

Большие дозы облучения разрушают клетки, повреждают ткани органов и могут быть причиной быстро прогрессирующей лу­чевой болезни. Так, при дозе облучения 100 Гр летальный исход наступает через несколько часов или дней, при дозе 10—50 Гр облученный умирает через 2—3 недели вследствие поражения кле­ток костного мозга. Малые дозы радиоактивного облучения приводят к развитию раковых заболеваний, проявляющихся чаще всего через одно-два десятилетия, и серьезным генетическим отклонениям, сказывающимся на потомках облученного индивидуума.

Естественными источниками радиации являются космические лучи и радиоизотопы минералов, находящихся в горных породах (41>К, S5Rb, 232Th, 238U), а также ряд радиоактивных нестабильных изотопов, которые возникают в результате радиоактивного распада. С увеличением высоты эффективная эквивалентная доза радиа­ции, поступающая с космическими лучами, многократно возра­стает. В частности, в горах на высоте 5 тыс. м над уровнем моря она увеличивается в десятки раз по сравнению с уровнем Миро­вого океана, а на высоте 10 тыс. м, т.е. на уровне полета транс­континентальных авиалайнеров, уровень облучения вырастает почти в 170 раз.

Определенную долю в повышение уровня радиации привносят такие полезные ископаемые, как каменный уголь и фосфориты. При сжигании угля и использовании минеральных фосфорных удобрений радиоактивные соединения и элементы остаются в золе, шлаке, выносятся с дымом, проникают в почвенные горизонты и нередко с продуктами питания и в процессе дыхания попадают в органы пищеварения и дыхания человека.

Наибольший вред из всех естественных источников радиации приносит радон. И несмотря на то что радоновые воды обладают целебными свойствами (курорт Цхалтубо в Грузии пользовался ми­ровой славой), на радон падает около 75 % годовой радиоактив­ной дозы, которую население получает от естественных источни­ков. Радон накапливается внутри зданий в процессе горения при­родного газа, выделяется из воды во время пользования душем и ванной, диффундирует из строительных блоков в промышленных и жилых зданиях.

Общее представление о концентрации радона в строительных материалах, используемых в разных странах, дают сведения, по­мещенные в табл. 8.3.

Материал	Страна	Концентрация радона, Бк/кг
Дерево	Финляндия
Природный гипс	Великобритания
Песок, гравий	Германия	34 и более
Портландцемент	Германия	45 и более
Кирпич	Германия
Угольная пыль	Германия
глинозем	Швеция (1974-1979)
Фосфогипс	Германия
дошкокальциевый шлак	США
Отходы урановых обогатительных фабрик	США

Несмотря на то что на долю искусственных источников радиации приходится всего около 20 % всего среднегодового количества радиации, выделяемой на земной поверхности, они представляют наибольшую опасность, так как сосредоточены главным образом в крупных промышленных центрах, а сами источники радиации непосредственно воздействуют на людей. Это не только ядерное оружие и ядерное топливо атомных электростанций, но и средства медицинской диагностики и лечения, разнообразная аппаратура, используемая для контроля за состоянием среды и технологических процессов, а также при поисках и разведке месторождений полезных ископаемых.

Магнитные и электрические поля Земли имеют различное про­исхождение и обладают разной степенью воздействия на живую природу. Магнитные поля относятся к сильным и специфическим раздражителям, действующим непосредственно на нервные клетки мозга. Сильные электрические поля особенно неблагоприятно влияют на центральную нервную систему. По мнению ученых акселерация молодежи обусловлена повышенным элект­ромагнитным фоном планеты.

В последние десятилетия резко возросла отрицательная роль электромагнитных полей, возникающих в результате антропоген­ного фактора. Это связано с появлением многочисленных радио- и телевизионных станций (вещательных и передающих комплексов), проведением линий высоковольтных электропередач и трансформаторных станций, интенсивным движением транспорта, работа­ющего на электрических двигателях, работой промышленных пред­приятий и т.д. Люди, работающие с ис­точниками электромагнитных полей и электрическими излучате­лями, часто жалуются на снижение аппетита, ослабление памяти, головные боли, быструю утомляемость.

Вибрационные поля создаются как природными, так и техно­генными факторами. К первым относятся упругие сейсмические колебания, действие прибоя, ветра и т.д. Наибольшую роль в по­явлении техногенной вибрации играют транспортные магистрали и транспортные средства (автомобили, поезда, самолеты, морс­кие суда).

Вибрационные поля отрицательно отражаются на физиологи­ческом состоянии человека. Они приводят к повышенной утомля­емости, тормозят двигательные реакции, нарушают координацию движений. Длительное воздействие вибрации вызывает нарушение работы сердечно-сосудистой системы, опорно-двигательного ап­парата, нервные расстройства, поражение мышечных тканей и су­ставов.

Во время землетрясений в процессе передачи сейсмических на­пряжений образуются ультра- и инфразвуковые волны (акустичес­кие поля), на которые человек реагирует. Ультразвуковые волны вызывают галлюцинации, а инфразвуковые — страх и панику. Та­кие явления возникают и при постоянном или частом воздействии серии слабых землетрясений силой всего 2—5 баллов. Наиболее неблагоприятное воздействие на человека оказывает вибрация с частотами 1—30 Гц.

Помимо медицинского и биологического воздействия на жи­вые организмы вибрация влияет на прочность грунтов, меняет их структуру, активизирует оползневые, обвальные, солифлюкционные и другие экзогенные геологические процессы.

Геохимические аномалии вызваны концентрацией в определенных местах токсичных веществ, химических элементов и соединений природного или техногенного происхождения. Особенно опасными являются повышенные концентрации тяжелых металлов и некоторых микроэлементов. Наиболее негативные воздействия на человека оказывают ано­мально высокие концентрации бериллия, хрома, мышьяка, кадмия, ртути, таллия, свинца. Повышенные содержания в почвах, водах и воздухе ртути влияют на иммунитет, вызывают расстройство половых функций, приводят к мутациям. Избыток свинца вызывает общую интоксикацию организма, поражает центральную нервную систему, печень, почки, половые органы, разрушает красные кровяные тельца. Аномально высокие концентрации приводят к атеросклерозу, гипертонии, раку предстатель­ной железы, распаду костных тканей.

Появление незначительных количеств таллия в тканях и орга­нах человека вызывает болезни сердца, суставов, выпадение волос. Более высокие концентрации приводят к нарушению деятельности желудочно-кишечного тракта, галлюцинациям, конвульсиям и параличу легких. Бериллий усиливает перерождение клеток и вы­зывает рак легких и остеосаркому.

Природные геохимические аномалии нередко вызывают эндемичные (местные) заболевания, возникающие как от избытка оп­ределенных химических элементов и соединений, так и от их не­достатка. Геохимические аномалии оказывают воздействие на рас­тения и животных. Причиной заболевания хлорозом растений является дефицит железа в почве или отложение железа в клетках растений, а некроз растений вы­зывается обилием или недостатком серы, марганца, железа, бора, меди, кальция, магния, молибдена, цинка, никеля и др. При не­достатке в почве меди происходит полегание овса, а избыток ни­келя приводит к отсутствию в цветках лепестков, недостаток бора вызывает засыхание соцветий, хрома — карликовость, марганца — задержку роста растений.

Избыток ряда микроэлементов приводит к нарушению жизне­деятельности животных. При получении больших доз селена нару­шается координация движения, мутнеют глаза, происходит облы­сение, а у птиц выпадают перья. Высокие дозы этих элементов приводят к летальному исходу.

Эндемические заболевания вызывают не только металлы и их соединения, но и органические соединения. Например, установ­лено, что бензол вызывает рак крови, винилхлорид — рак пече­ни, битум — рак кожи. Заболевания щитовидной железы связаны с недостатком в организме йода.

Необходим тесный контакт между геологами и медиками. Геологи изучают определенную геохимическую аномалию, выявляют ее происхождение, показывают ареалы и изучают сте­пень подвижности. Медики исследуют степень вли­яния конкретных аномалий на человеческий организм и опреде­ляют не только причины, но и намечают пути лечения возникаю­щих заболеваний.

Одни геохимические аномалии связаны с природны­ми процессами, поэтому могут быть названы геопатогенными. Тех­ногенные геохимические аномалии связаны с техногенезом и в связи с этим могут быть названы технопатогенными.

Дата добавления: 2014-11-26