Экологическиеи медицинские последствия загрязнения литосферы
СОДЕРЖАНИЕ
1. Экологические и медицинскиепоследствия загрязнения литосферы
1.1 Роль литосферы,почвы в круговороте веществ в природе
1.2 Источникибиогеохимических изменений литосферы, почвы
1.3 Медицинскиепоследствия загрязнения литосферы, почвы
Списокиспользованных источников
1. Экологические имедицинские последствия загрязнения литосферы
Литосфера- верхняя твердая оболочка Земли (кора) является кладовой минеральных веществ,топливно-энергетических ресурсов, драгоценных и редких металлов. Для нуждхозяйственно-бытовых, промышленных, сельскохозяйственных все это добывается,извлекается из литосферы, перерабатывается и используется на 30-50%, всеостальное складируется в отвалы на поверхности – пустые породы. Под действиемосадков, ветра они вымываются, выветриваются и становятся загрязнителями,контаминантами почвы, воздуха, воды, жилищ.
Почва- это поверхностный слой Земли, земной коры на которой строятся города,поселки, промышленные предприятия, выращиваются сельскохозяйственные культуры.Почва является естественной биогеохимической лабораторией, в ней разрушаютсяорганические и неорганические вещества, происходят фотохимические реакции.
Вопросамибиогеохимии почвы и здоровья населения занимались: психолог-физиологИ.М.Сеченов, химик Д.И.Менделеев, почвовед В.В.Докучаев, основоположниккосмонавтики К.Э.Циалковский, основоположник научного и практическогонаправления биохимии В.И.Вернадский (1864-1945), основа учения о биосфере.
Литосфераи почва оказывает опосредственное воздействие на здоровье человека по пищевойцепочке. Недостаток или избыток в почве, воде, сельскохозяйственных культурах,в организме птиц, животных эссенциальных (необходимых) для организма человекаэлементов способствует развитию эндемичных заболеваний. Эссенциальных элементовдевять: железо, йод, медь, хром, кобальт, молибден, марганец, цинк, селен.Условно эссенциальные — фтор, никель, ванадий, мышьяк, кремний, литий, бор,бром. Группа токсических веществ – алюминий, кадмий, свинец, ртуть, бериллий,барий, висмут, таллий.
Законлимитирующих факторов (закон Либиха) и толерантности (устойчивости) законШелфорда приемлем в экологии, в медицинской экологии, медицине. Законтолерантности, устойчивости вида, популяции в медицинской экологии относится кнаселению, его здоровью, численности.
Первичнаяпрофилактика – это главное средство в противостоянии болезням пищевой цепочки.Истинная причина большинства болезней – антропогенное загрязнение литосферы,почвы, воды, продуктов питания.
Впроцессе жизнедеятельности человек становится мощнейшим геологическим фактором,изменяющим геохимические компоненты почвы, в ней появляются новые элементы иизотопы. Активно извлекаются и вовлекаются в круговорот миллионы тонн кремния,углерода, железа, ртути, меди, золота, натрия, хлора, калия, титана, цинка,алюминия, бора, бериллия, асбеста, никеля, вольфрама, урана. Биосфера переходитне в ноосферу, а в некросферу. Медицина без экологии, ее законов бессильна.
Дальнейшееувеличение капиталовложений в медицину, на оздоровление не приводит к снижениюзаболеваемости. Необходима разумная деятельность человека по отношению клитосфере, почве. Врач любого профиля должен понимать связь цепочки биогеохимиипочвы – воды, пищевых веществ и здоровья человека.
1.1 Роль литосферы, почвыв круговороте веществ в природе
Независимоот производственно-бытовой и сельскохозяйственной деятельности человека вестественной среде происходит круговорот веществ – процессы самоочищения. Вбиогеохимическом круговороте веществ в биоценозе (трофическая структура)участвуют 3 группы: продуценты, консументы деструкторы. Продуценты синтезируютс помощью света из углекислоты и воды, минеральных веществ, органическиесоединения (автотрофы). Консументы (гетеротрофы) преобразуют органическиесоединения в специфические формы белков и других ему нужных веществ.
Деструкторы(разрушители) или редуценты органические остатки окисляют до углекислоты иводы, которые снова вовлекаются в круговорот веществ.
Образуетсяпищевая цепь (цепь питания) – перенос энергии и веществ от автотрофов кпотребителям — гетеротрофам-редуцентам.Человек для своей жизнедеятельности иудовлетворения своих растущих потребностей создал город как экосистему спромышленной зоной и агроэкосистему — сельскохозяйственную, с целью получениячерез литосферу и почву все необходимое. В.И.Вернадский (1926г.) в книге«Биосфера», представленная как единая динамичная система, организованнаяоболочка земной коры, сопряженная с жизнью, миграцией химических элементов,участие их в геологических и биологических циклах. Главным трансформаторомкосмической энергии является зеленое вещество растений, синтезирующие первичныеорганические вещества.
Человечествоявляется потребителем этой биогеохимической энергии. Разнообразие и богатствоживой природы – есть биоиндикация баланса человек-среда обитания, обеспечиваетэффективный круговорот веществ и стабильности популяций, видов. Важнейшую рольв пищевой цепи играют биогеохимические круговороты углерода, кислорода, азота,фосфора, серы.
Углеродраспределен в довольно тонком слое земной коры. Основные запасы углерода вминералах и горных породах (известняки, доломиты, ракушечники). Круговоротуглерода осуществляется благодаря растениям, через фотосинтез они превращаютего в углеводы протеиды. Восполнение ресурсов CO2 идет за счет растворенияизвестняков, вулканической деятельности, использования энергии ископаемогоуглерода – нефти, газа, сланцев, угля. Идет образование гумуса, минерализация почвы, равновесиеатмосфера-почва-вода-известняки, коралловые рифы (H2CO3). С углеродом связан процессвозникновения и развития жизни на Земле. Основной запас углерода в формекарбонатов CaCO3 и гидрокарбонатов Ca(HCO3)2. Деятельностьчеловека способствует повышению CO2 ватмосфере, метана и оксида углерода, оксидов азота и серы. Связывают углеродатмосферы зеленые массивы, растения гидросферы, морские организмы – затемотложения известняков. Судьба углерода непосредственно связана с кислородом.
Кислородвовлечен в циклы органического и неорганического мира. Главным производителемживотворного кислорода является зеленое вещество растений, а главныйпотребитель – человек. Огромная масса кислорода используется для получениятепла при сжигании топлива. Кризис человек-среда обитания заключается в увеличениидобычи энергетических ресурсов с одной стороны и уменьшением площади зеленыхнасаждений. Минимальный гигиенический норматив озеленения – 20% от общейплощади. Взрослое дерево за сутки производит 180л O2, а человек потребляет всутки 360л, а при работе – 700-900л. Легковой автомобиль за 1000км пробегапоглощает годовую норму кислорода человека, а реактивный самолет за 3-5 часовсжигает 35-55т O2. Расход кислорода превышает его образование. Ультрафиолетовоеизлучение образует озоновый экран O2-O3, защитный слой для Земли и жизни наней.
Азот –особый биогенный элемент, важный строительный материал для белков, нуклеиновыхкислот и других соединений. В больших количествах азот находится в биогенныхископаемых (уголь, нефть, битум, торф). В почвах же растворимого азота мало,для роста и развития растений. Эти соединения азота в почве образуютсяблагодаря жизнедеятельности некоторых микроорганизмов. Азот атмосферы – 78%,миллионы тонн инертен, он активен только в химических соединениях –азотнокислых и аммиачных солях. В почву азот из атмосферы попадает при грозовыхразрядах вместе с осадками, при вулканической деятельности, и биологическойфиксацией газообразного азота клубеньковыми (азотфиксирующими) бактериями ицианкобактериями (арахис, соя, чечевица, горох, фасоль, бобы, люцерна, клевер,люпин и др.). При процессах минерализации и нитрификации азот почвы переходит вазот гумуса (санитарное число Хлебникова). Восполнение почвы азотом длявыращивания сельскохозяйственных культур, производит человек – органическими иминеральными удобрениями – до 40-60 млн.т. Азот усваивается растениями в виденитритов и нитратов и по пищевым цепям поступает в организм человека. Ватмосферу азот из почвы поступает благодаря процессам денитрификации почвеннымии водными бактериями.
Фосфор участвует всинтезе белка, скелета, тканей мозга. Его круговорот происходит совместно суглеродом, O2, азотом. Основные запасы фосфора вгорных породах, в донных отложениях. В почве его мало, поэтому вагроэкосистемах используются фосфорные удобрения для получения высоких урожаевего необходимо до 60-70кг на гектар. Живое вещество биосферы и суши удерживаетогромное количество фосфора – лесные массивы – до 100 кг/га. Добываютсяфосфорные удобрения из литосферы, апатиты. Круговорот происходит благодаряминерализации органического фосфора.
Сера участвует вбиохимических процессах живой клетки. Основную роль в круговороте серы играютспециализированные микроорганизмы окисления или восстановления этого элемента.В почве сера находится в виде сульфатов, в воде – в виде ионов. Минерал сера вприроде встречается в виде сульфидов, в извержениях вулканов представлендовольно широко. Морские организмы поглощают серу, круговорот совершаетсяблагодаря деятельности сульфатредуцирующих бактерий.
Сульфаты морской водывосстанавливаются до сероводорода. На суше сера, после отмирания растений,переходит в почву, микроорганизмы восстанавливают ее до минеральной – сульфаты,которые поглощаются растениями. Добыча топливно-энергетических ресурсов, ихсжигание нарушают естественный круговорот серы.
Поступление в атмосферуоксидов серы оценивается 280 млн.т. в год и более, что загрязняет не толькоатмосферу, но и в виде кислых осадков изменяет pH почвы.
1.2 Источники биогеохимических измененийлитосферы, почвы
На почвенный покровБеларуси, ее геохимический состав оказывает деятельность человека. В почвахнакапливаются и создаются искусственные геохимические провинции разного родатехнофильных элементов, чрезмерная увлеченность минеральными удобрениями иядохимикатами. Ядохимикаты подавляют биологическую активность почв, уничтожаютмикроорганизмы, червей, уменьшают естественное плодородие почв, гибнетмножество опылителей. Но лучше урожай с химией, чем без урожая вообще. Выпасскота, вырубка лесов разрушает почву, приводят к ее эрозии. Неправильнаямелиорация приводит к засолению почв. Антропогенное засоление происходит и засчет бытовых и промышленных сточных вод. Агроэкосистемы с крупнымиживотноводческими, птицеводческими комплексами не имеют эффективных очистных сооружений.В сотни раз увеличилось производство и потребление азотных, фосфорных, калийныхудобрений. Нитратное загрязнение почвы и подземных вод выводит из эксплуатацииколодцы в сельской местности. Естественные экосистемы заменяются искусственными– агроэкосистемами, садами, огородами, полями.
В сельскохозяйственномпроизводстве без пестицидов не обойтись. Пестициды (средства борьбы свредителями) делятся на:
— гербициды –уничтожение сорной растительности;
— инсектициды –уничтожение насекомых;
— зооциды – уничтожениегрызунов;
— фунгициды –уничтожение возбудителей грибковых заболеваний;
— дефолианты – удалениелистьев;
— дефлоранты – удалениецветков;
— репелленты –отпугивание насекомых.
Опосредственно, попищевой цепочке, их остаточные количества попадают в организм человека.
Почва, литосфера –элемент природной среды освоена человеком под: селитебную (жилую) территорию;сельскохозяйственные угодья; зоны отдыха; рекреации (восстановления); подотвалы пустых горных пород; карьерные разработки и т.д.
В почве проявляетсяединство живого и мертвого (косного), кругооборота веществ атмосферы,гидросферы, литосферы – атмосферы.
Биоценоз почвы –динамичный фактор, превращения органического вещества в минералы, соли, воду,углекислоту. В последнее время биоценоз как естественный фактор самоочищенияпочвы, подвергается чрезмерной антропогенной нагрузке.
Изменяетсягидрологическая ситуация в результате мелиорации, осушения болот, созданияводохранилищ. Горнодобывающая промышленность добывая и используя одни элементы,засоряют почву отвалами пустой породы, шламмом, золой, шлаком. Интенсификациясельского хозяйства, механизация работ и химизация полей обогащают почвучужеродными веществами. Естественный ход минерализации и гумификациинарушается, уровень содержания химических, биологических, физических факторовстановится опасным для растений, животных, здоровья человека.
Все загрязнения делятсяна 3 группы: химические, физические, биологические.
Химические загрязнения– органические и неорганические, агрохимикаты (удобрения, кормовые добавки,пестициды) с биологической активностью разной направленности.
Минеральныемакроудобрения (азот, фосфор, калий) и микроудобрения (бор, кобальт, марганец,медь, молибден, сера) вносят попутно в почву ионы хлора (засоление почвы),фтор, свинец. Животноводческие и птицеводческие комплексы, городское хозяйство,промышленные отходы (стекло, пластик – не подвергаются распаду), пастообразные,порошковые, жидкие отходы содержат токсические вещества, мутагенные,канцерогенные. Это шламмы коксохимических заводов, гальванических производств,цветной металлургии, производства полимерных материалов. Все виды транспорта,теплоцентрали загрязняют почву продуктами неполного сгорания моторного топлива,сажей, оксидами серы, углерода, азота, истирания резиновых и металлокордовыхшин — свинец, хром, бензапирен, бифенилы. Опасность этих веществ определяетсяих токсичностью, стабильностью в почве. Употребление пищевых продуктов,выращенных на таких землях приводит к хроническим отравлениям, накоплению (кумуляции)этих веществ в организме человека, птиц, животных.
1.3 Медицинские последствия загрязнениялитосферы, почвы
Литосфера, почваоказывают влияние на здоровье человека опосредственно: через растения какпродукта питания и животных; через питьевую воду, которая содержит всерастворимые в ней химические элементы и соединения; через почвенный воздух,содержащий газообразные продукты почвы.
Опосредственное влияниев виде болезней – этиологический фактор или как фактор риска. Этиологическийфактор, как естественная геохимическая провинция вызывает эндемичные болезни.По йоду это эндемичный зоб, кретинизм, глухота, умственная отсталость,гипотрофия. По стронцию – уровская болезнь Кашина-Бека – деформирующийостеоартроз при дефиците Ca. В зоне песчано-подзолистых почв РеспубликиБеларусь – мочекаменная болезнь, связанная с избытком Ca и Mg. А также такиекак рассеянный склероз, онкология ЖКТ, сахарный диабет, гастрит,тиреотоксический зоб – связаны с недостатком йода и кобальта, при высокомсодержании кремния. Дефицит в почве эссенциальных микроэлементов способствуетусилению токсического действия свинца, кадмия, никеля.
Техногенные,антропогенные биогеохимические провинции – есть факторы риска.Экспериментальным путем рассчитывают ПДК, на его основе ПДУВ – уровни внесенияхимических веществ в почву и их безопасные остаточные количества – БОК. ПДК впочве утверждены на 13 анионов металлов и нескольких десятков пестицидов иагрохимикатов. Превышение ПДК нитратов в продуктах приводит к ростусердечно-сосудистых заболеваний, иммунной системы, вызывает тяжелую болезнькрови – гемоглобинемию.
Хлорорганическиепестициды стабильны в окружающей среде. Гексахлоран проникает во все органы иткани, липотропен, кумулируется в жировой ткани, блокирует ферменты дыхательнойсистемы. Отдаленные последствия его накопления и действия – канцерогенное,тератогенное.
Гигиеническое значениеимеют ароматические полициклические углеводороды, галогенсодержащие соединения,диоксины, бифенилы. Фосфорорганические пестициды также нарушают ферментныесиситемы, способствую развитию болезней обмена веществ, расстройство иммуннойсистемы. Нитрозамины – канцерогены. ПАУ – полиароматические углеводородывызывают хронические токсические поражения кожи, сальных желез, костного мозга,лимфатической системы. Наиболее стабилен, канцерогенен – бензапирен. ПХ –полихлорированные, бифенилы – высокостабильны, чрезвычайно токсичны,канцерогенны. Широко используются в виде добавок к трансформаторным маслам, вкачестве растворителей красок, чернил, в производстве пластмасс.
Асбест широкоиспользуется в промышленности, добывается из естественных месторождений, приингаляционном поступлении — бластомогенен. Асбест — это группа минералов,имеющих волокнистую структуру, используется в производстве шифера, труб, в автомобильной,авиационной, тракторной, электротехнической промышленности и других отраслях.Вызывает диффузные интерстициальные фиброзы легких.
Бериллий – легкийметалл, теплоемок, жаростоек, добавляется к сплавам других металлов,используется в ракетостроении и в изготовлении неискрящихся резцов,рентгеновских трубок, радиоламп и т.д. Высокотоксичен, нарушает обменныепроцессы, по всей ткани легких рассеяны беловато-серые узелки.
Электросварка и резкаметаллов – высокодисперсный аэрозоль смесь железа, марганца, никеля, кобальта,меди, бериллия и др. элементов, оказывает токсическое, раздражающее,фиброгенное действие – вызывает сложный комплекс заболеваний.
Шлифовальщики,наждачники – метод обработки металла, содержит большое количество диоксидакремния, в воздухе, вызывает пневмокониозы.
У работников сельскогохозяйства пыль как минеральная, так и органическая заболевание – биссиниоз(пыль хлопка, льна) – бронхоспатический синдром.
Алюминий –нейротоксичен, аэрозоли, перспиранты, дезодоранты – канцерогенен.
Берий – кумулируется ворганизме, высокотоксичен для костной ткани, гонадотоксичен.
Бор – кумулятивен,эмбриотоксический эффект.
Молибден – молибденоваяподагра – артрозы, полиарталгии.
Мышьяк – токсичен,онкологичен.
Свинец – кумулируется вкостной ткани, нарушение эритропоэза, поражаются почки, нервная система.
Селен – избытокнарушает формирование эмали зубов, кальциевый обмен.
Стронций – кумулятивенв костной ткани, нарушает физическое развитие.
Фтор – избыток его –флюороз – пятнистость зубной эмали.
Кадмий –высокотоксичен, входит в состав полимеров, токсическое поражение почек.
Никель – избыток –онкологичен.
Ртуть – высоколетуча,входит в состав ртутьсодержащих фунгицидов, высокотоксичен, кумулятивен,хронические интоксикации, метилртуть – болезнь Минамата.
Хром – гальваническиепроизводства, кожевенные, текстильные, поражает почки, печень, канцерогенен.
Цианиды – производствополимеров, кокса, гальвано-пластмасс. Циан – ион промежуточный продуктметаболизма.
Органические веществаразных химических классов обладают органолептическими свойствами, например,СПАВ – синтетически поверхностно-активные вещества – образуют пену – токсичны,кумулятивны, мутагенны, канцерогенны.
Санитарная охраналитосферы и почвы – это комплекс мероприятий для предупреждения (первичнаяпрофилактика) и нейтрализация, устранение токсических изменений состава исвойств почв (вторичная профилактика), которые могут оказать опосредственноевлияние на здоровье человека и условий жизни населения. Предупредительныйсанитарный надзор предусматривает лицензирование всех видов работ,землепользования, землеустройства. Важным моментом в текущем санитарном надзоре– контроль за правильным применением пестицидов и агрохимикатов, замена наменее токсические препараты; возобновление лесных массивов, зеленых насаждений;соблюдение санитарно-защитных зон; грамотное ведение мелиорации. На уровнеМинистерства природных ресурсов и охраны окружающей среды – координация всехэкономических и социальных вопросов с приоритетом здоровья населения.
Список использованных источников
1. Маврищев В.В. Основы общейэкологии. /Учебное пособие. – Минск. -2000. – С.309.
2. Гигиена. Учебник для ВУЗов //Подобщей редакцией акад. РАМН Румянцева Г.И., М., ГЭОТАР, 2002.
3. Мазаев В.Т. Коммунальнаягигиена. /Учебное пособие. – ГЭОТАР-Медиа. – 2005. – С.290.
4. Пивоваров Ю.П. Гигиена и основыэкологии человека. /Учебник. –ACADEMIA. – Москва. – 2004. – С.493.
5. Стожаров А.Н. Экологическаямедицина. /Учебное пособие. – Минск-2002. – С.196.