Глобальная токсикация и здоровье человека

Принести спасение человечеству мы можем только собственным хорошим поведением.

Эразм Воттердамский

Динамика урбанизации привела к тому, что экологические проблемы нашего века стали самыми острыми и злободневными [1, 16—19, 32, 36—39]. Количество используемых и накапливающихся токсикантов достаточно для многократного уничтожения всех аэробных организмов, малую часть которых по массе и численности составляет человечество. В растущей классификации вредных веществ появились экотоксины, суперэкотоксины и т. п.

Экогеохимия заболеваний

На рубеже XXI в. человечество в полной мере осознало биосферный экологический кризис, который проявляется, в том числе, и в глобальной токсикации нашей планеты. К наиболее опасным загрязнителям окружающей среды относят многие неорганические и органические вещества: радионуклиды, тяжелые металлы (такие как ртуть, кадмий, свинец, цинк), радиоактивные металлы, полихлорированные бифенилы, полиароматические углеводороды. Их постоянное воздействие вызывает серьезные нарушения деятельности основных жизненных функций организма. Человек перешел допустимые пределы воздействия на биосферу, что в итоге поставило под угрозу существование современной цивилизации. Можно сказать, что человек подошел к пределу, который нельзя переступить ни при каких обстоятельствах. Один неосторожный шаг и человечество «сорвется» в пропасть. Одно необдуманное движение, и человечество может исчезнуть с лика Земли.

Глобальное загрязнение окружающей среды произошло по понятным теперь причинам:

• 1) неуклонный стихийный рост населения планеты;
• 2) резкое возрастание потребления различных источников энергии;

• 3) ускоряющаяся урбанизация;
• 4) низкий технический и технологический уровень;
• 5) отсутствие государственных систем экологического сопровождения хозяйственной деятельности;
• 6) отсутствие в формуле благосостояния стоимости жизненной среды.

Так, если численность населения в 1900 г. составляла 1,2 млрд человек, то к концу XX в. она достигла 6 млрд человек. Если в 1950 г. доля городского населения составляла 29,2%, то в настоящее время она достигает 47%. Урбанизация коснулась и России, где доля городского населения за полстолетия выросла примерно в 3 раза и составляет около 73%.

Абсолютно все глобальные тенденции ухудшения экологической ситуации распространяются на территорию России, где мы оказываемся пока «впереди планеты всей». Так, ресурсои энергопотребление на единицу валового национального продукта в 2—3 раза выше, чем в странах Западной Европы и в США, и в 5—6 раз выше, чем в Японии. А продуктивность земли в России (объем урожая от теоретически возможного) составляет 40—60%, что на 20% меньше, чем в развитых странах.

В крупных городах ситуация с загрязнением окружающей среды стала угрожающей, особенно от авторитаризма в строительстве и градостроительстве, от устаревшей неэкологизированной, избыточно материалоемкой промышленности, растущих только у нас выбросов автотранспорта, а также радиоактивного заражения из-за аварий на АЭС, ядерных испытаний и запуска космических объектов [30, 36, 52, 92, 97, 106, 114, 132].

С середины XIX в. в результате промышленной, а затем научно-технической революции человечество в десятки раз увеличило потребление ископаемого топлива. С появлением новых средств передвижения (паровозов, пароходов, автомобилей, дизельных двигателей) и развитием теплоэнергетики значительно возросли темпы потребления нефти и природного газа. За последние пять десятилетий прошедшего века потребление ископаемых органических видов топлива в мире возросло: угля в 2 раза, нефти в 8 раз, газа в 12 раз. Так, если потребление нефти в мире в 1910 г. составило лишь 22 млн т, то в 2016 г. достигло 5000 млрд т или выросло примерно в 250 раз.

Основой социально-экономического развития современной цивилизации является, главным образом, производство энергии, опирающееся, в первую очередь, на ископаемые виды топлива. С одной стороны, нефть и газ превратились в фундамент благополучия многих стран, а с другой, в мощный источник глобального загрязнения нашей планеты. Каждый год в мире сжигается более 9 млрд т условного топлива, что приводит к выбросу в окружающую среду более 20 млн т диоксида углерода (С0₂) и более 700 млн т различных химических соединений. В настоящее время в автомобилях сжигается около 2 млрд т нефтепродуктов.

В России общее количество выбросов загрязняющих веществ от всех видов транспорта составляет около 17 млн т в год, причем более 80% от всех выбросов приходится на автотранспорт.

В основном от автотранспорта в окружающую среду выбрасывается оксид углерода (СО), приблизительно 84%. Оксид углерода препятствует абсорбированию кровью кислорода, что ослабляет мыслительные способности человека, замедляет рефлексы, может быть причиной удушья, потери сознания и смерти.

Значительное количество тяжелых металлов попадает в воздух и почву не только из выбросов автомобилей, но и при истирании тормозных колодок и при износе автопокрышек. Особая опасность от этих выбросов заключается в том, что в них содержится сажа, способствующая глубокому проникновению тяжелых металлов в организм человека. Кроме автотранспорта, источниками поступления в окружающую среду тяжелых металлов служат металлургические и химико-металлургические предприятия, ТЭЦ, АЭС, а также производство цемента, строительных материалов и удобрений.

Все тяжелые металлы подразделяются на три класса опасности:

I класс — мышьяк, кадмий ртуть, бериллий, селен, свинец, цинк, а также все радиоактивные металлы;

II класс — кобальт, хром, медь, молибден, никель, сурьма;

III класс — ванадий, барий, вольфрам, марганец, стронций.

Тяжелые металлы обладают способностью накапливаться в живых организмах, увеличивая свои концентрации по пищевым цепям, что, в конечном счете, представляет огромную опасность для здоровья человека. Высокотоксичные и радиоактивные металлы, попадая в организм человека, вызывают опасные экологические болезни.

Экологически обусловленные болезни. Среди различных факторов внешней среды, влияющих на здоровье населения, особую роль играет загрязнение атмосферного воздуха и водных источников питьевой воды. Значительное загрязнение атмосферы различными канцерогенными веществами в крупных городах нашей страны привело к тому, что за последние годы среди городских жителей количество онкологических больных возросло более чем в 1,5 раза. В городах Сибири почти 50% обострений хронических болезней органов дыхания обусловлено именно загрязнением атмосферного воздуха.

В мире примерно 80% случаев заболеваний и смертей связано с загрязнением воды. В XXI в. в некоторых европейских странах такие болезни, как холера, брюшной тиф, гепатит А, бактериальная дизентерия, вновь становятся реальной угрозой для здоровья населения.

Примеры экологических болезней.

Болезнь «минамата» — заболевание человека и животных, вызываемое соединениями ртути. Установлено, что некоторые водные микроорганизмы способны переводить ртуть в высокотоксичную метилртуть, которая по пищевым цепям увеличивает свою концентрацию и накапливается в значительных количествах в организмах хищных рыб.

В организм человека ртуть попадает с рыбопродуктами, в которых содержание ртути может превышать норму. Так, такая рыба может содержать 50 мг/кг ртути; причем ртутное отравление может вызывать употребление рыбы в пищу, когда в сырой рыбе содержится 10 мг/кг.

Болезнь проявляется в виде нервно-паралитических расстройств, головной боли, паралича, слабости, потери зрения и даже может привести к смерти.

Болезнь «итай-итай» — отравление людей, вызванное употреблением в пищу риса, содержащего соединения кадмия. Это отравление может вызвать у людей апатию, повреждение почек, размягчение костей и даже смерть.

В организме человека кадмий в основном накапливается в почках и печени, причем его повреждающее действие наступает тогда, когда концентрация этого химического элемента в почках достигнет 200 мкг/г.

Признаки данной болезни фиксируются во многих регионах земного шара, в окружающую среду поступает значительное количество соединений кадмия. Источниками являются: сжигание ископаемого топлива на ТЭС, газовые выбросы промышленных предприятий, производство минеральных удобрений, красителей, катализаторов и т. д. Усвоениевсасывание водно-пищевого кадмия находится на уровне 5%, а воздушного до 80%. По этой причине содержание кадмия в организме жителей крупных городов с их загрязненной атмосферой может быть в десятки раз больше, чем у жителей сельской местности. К характерным «кадмиевым» болезням горожан относятся: гипертония, ишемическая болезнь сердца, почечная недостаточность. Для курящих (табак сильно аккумулирует соли кадмия из почвы) или занятых на производстве с использованием кадмия к раку легких добавляется эмфизема легких, а для некурящих — бронхиты, фарингиты и другие заболевания органов дыхания.

Болезнь «юшо» — отравление людей полихлорированными бифенилами (ПХБ). Стала известной в Японии, где на производстве по очистке рисового масла в продукт попали бифенилы из холодильных агрегатов. Потом отравленное масло поступило в продажу в качестве корма для животных. Сначала погибло около 100 тыс. кур, а вскоре у людей появились первые симптомы отравления. Это выразилось в изменении цвета кожи, в частности, потемнения кожи у детей, рожденных от матерей которые пострадали от отравления ПХБ. Поздней были обнаружены тяжелые поражения внутренних органов (печени, почек, селезенки) и развитие злокачественных опухолей. Применение некоторых видов ПХБ в сельском хозяйстве и здравоохранении в некоторых странах с целью борьбы с переносчиками инфекционных заболеваний привело к их накоплению во многих видах сельскохозяйственной продукции, таких как рис, хлопчатник, овощи.

Некоторое количество ПХБ поступает в окружающую среду с выбросами мусоросжигательных заводов, что представляет опасность для здоровья городских жителей. Поэтому в некоторых странах ограничивают применение ПХБ.

Болезнь «желтые дети» — болезнь появилась в результате уничтожения межконтинентальных баллистических ракет, отстреливанию первых ступеней космических кораблей (например, на территорию Томской области), что привело к выбросу в окружающую среду токсичных компонентов ракетного топлива: несимметричного диметилгидразина или гептила и азотного тетраоксида, оба относятся к первому классу опасности. Эти соединения весьма токсичны, попадают в организм человека через кожу, слизистые, верхние дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт.

В результате начали рождаться дети с выраженными признаками желтухи. В 2—3 раза выросла заболеваемость новорожденных. Возросло число новорожденных детей с поражением центральной нервной системы. Возросла детская смертность.

Из-за выброса этих веществ появились кожные «ожоги» — гнойничковые заболевания которые могут появиться после купания в местных реках, похода в лес, непосредственного контакта обнаженных участков тела с почвой и др.

«Чернобыльская болезнь» — вызывается воздействием радионуклидов на организм человека, выброшенных в результате взрыва четвертого реактора Чернобыльской АЭС. Выброс радиоактивных веществ составил 77 кг. Площадь загрязнения составила около 160 тыс. км², от радиации пострадало около 9 млн человек. А по статистике на аварии в атомной энергетике отведено всего 1% (рис. 13.1).

В состав радиоактивных осадков вошло около 30 радионуклидов, таких как: криптон-85, йод-131, цезий-137, плутоний-239. Более опасным из них оказался йод-131 с небольшим периодом полураспада. Этот элемент попадает в организм человека через дыхательные пути, концентрируясь в щитовидной железе.

У местного населения отмечались симптомы «Чернобыльской болезни»: головная боль, сухость во рту, увеличение лимфоузлов, онкологические опухоли гортани и щитовидной железы. Также в районах, пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС, повысилась заболеваемость сердечно-сосудистой системы, участились вспышки различных инфекций, значительно снизились показатели рождаемости.

Частота мутаций среди детей увеличилась в 2,5 раза, аномалии встречались у каждого пятого новорожденного, примерно треть детей рождались с нарушениями психики.

Основные заболевания органов человека от воздействия тяжелых металлов и актиноидов очень разнообразны и многочисленны (табл. 13.1).

Рис. 13.1. Источники радиоактивного воздействия на человека

Таблица 13.1

Воздействие тяжелых металлов на организм человека.