|
|
Ноооооо. Экологии и безопасности жизнедеятельности
5.3 Тяжелые металлы в растениях Растительная пища является основным источником поступления ТМ в организм человека и животных. По разным данным, с ней поступает от 40 до 80
% ТМ, и только 20-40 % - с воздухом и водой. Поэтому от уровня накопления металлов в растениях, используемых в пищу, в значительной степени зависит здоровье населения. Химический состав растений, как известно, отражает элементный состав почв. Поэтому избыточное накопление ТМ растениями обусловлено, прежде всего, их высокими концентрациями в почвах. Механизмы устойчивости растений к избытку ТМ могут проявляться по разным направлениям. Одни виды способны накапливать высокие концентрации ТМ, но проявлять к ним толерантность. Другие - стремятся снизить их поступление путем максимального использования своих барьерных функций. Для большинства растений первым барьерным уровнем являются корни, где задерживается наибольшее количество ТМ, следующий - стебли и листья, и, наконец, последний - органы и части растений, отвечающие за воспроизводительные функции (чаще всего семена и плоды, а также корне- и клубнеплоды и др)
(Ковда, 1985) Однако не всегда эти закономерности повторяются, что, вероятно, связано с условиями произрастания растений и их генетической спецификой. Отмечаются случаи, когда разные сорта одной культуры, произраставшие на одинаково загрязненной почве содержали различное количество ТМ. Данный
55 факт, по-видимому, обусловлен присущим всем живым организмам внутривидовым полиморфизмом, способным проявить себя и при техногенном загрязнении природной среды. Несмотря на существенную изменчивость различных растений к накоплению ТМ, биоаккумуляция элементов имеет определенную тенденцию 1) Cd, Cs, Rb - элементы интенсивного поглощения
2) Zn, Mo, Cu, Pb, As, Co - средней степени поглощения 3) Mn, Ni, Cr - слабого поглощения 4) Se, Fe, Ba, Te - элементы, труднодоступные растениям Башмаков, Лукаткин, 2009). Необходимо отметить, что корневая система является мощным барьером на пути транспорта тяжелых металлов в надземные органы растений. Другой путь поступления ТМ в растения - некорневое поглощение из воздушных потоков. Оно имеет место при значительном выпадении металлов из атмосферы на листовой аппарат. Механизм поглощения ионов тяжелых металлов листьями состоит из двух фаз 1) неметаболического проникновения через кутикулу, которое рассматривается как главный путь поступления, и 2) метаболического переноса ионов через плазматические мембраны и протопласт клеток, те. их накопление против градиента концентрации. Ионы металлов поступают в лист в основном через кутикулу или устьица и транспортируются в корни и/или выше расположенные органы и включаются в обмен веществ. Соединения металлов в составе аэрозолей и пыли, попадающие из воздуха на лист, удерживаются на нем в виде поверхностных отложений, а часть их может быть вымыта дождевой водой. Для разных элементов характерна неодинаковая эффективность вымывания. Например, свинец по сравнению с кадмием легко удаляется атмосферными осадками с поверхности листа. По мере роста растений элементы перераспределяются по их органам. При этом для меди и цинка устанавливается следующая закономерность по их содержанию корни > зерно > солома. Для свинца, кадмия и стронция она имеет другой вид корни > солома > зерно. Известно, что наряду с видовой специфичностью растений в отношении накопления ТМ существуют и определенные общие закономерности. Например, наиболее высокое
56 содержание ТМ обнаружено в листовых овощах и силосных культурах, а наименьшее - в бобовых, злаковых и технических культурах. В целом поступление тяжелых металлов в растения представляет собой сложный и комплексный процесс, зависящий от многих факторов почвенных, экологических, биологических. Возможность поглощения металлов двумя путями (через корни и листья) повышает их содержание в растениях, усиливая опасность загрязнения как для самого растения, таки для других живых организмов, включая человека (Башмаков, Лукаткин, 2009). Вопросы 1. Чем обусловлено избыточное поступление ТМ в растения 2. Механизмы поглощения ТМ растением 3. Механизмы устойчивости растений к ТМ? 4. В чем заключается опасность накопления ТМ в растениях 5. Какие металлы необходимы растениям для нормального роста и развития 5.4 Воздействие тяжелых металлов на организм человека К тяжелым металлам, которые обладают высокой токсичностью можно отнести свинец, ртуть, никель, медь, кадмий, цинк, олово, марганец, хром, алюминий, железо. Эти вещества широко используются в производстве, вследствие чего в огромных количествах накапливаются в окружающей среде и легко попадают в организм человека как с продуктами питания и водой, таки при вдыхании воздуха (рис. Для оценки воздействия количества поллютантов, поступающих в организм, используются гигиенические нормативы загрязнения - предельно допустимые концентрации (ПДК. Это максимальное содержание вредного вещества в природном объекте или продукции (воде, воздухе, почве, пище, которое не влияет на здоровье человека или других организмов. Загрязняющие вещества по опасности делятся на классы (ГОСТ 17.4.1.0283): I класс (высоко опасные) - As, Cd, Hg, Se, Pb, F,
57 бенз(а)пирен, Zn; II класс (умеренно опасные) - B, Co, Ni, Cu; III класс (мало опасные) - Mn, V. Когда содержание тяжелых металлов в организме превышает предельно- допустимые концентрации, начинается их отрицательное воздействие на человека. Помимо прямых последствий в виде отравления, возникают и косвенные - ионы тяжелых металлов засоряют каналы почек и печени, чем снижают способность этих органов к фильтрации. Вследствие этого в организме накапливаются токсины и продукты жизнедеятельности клеток, что приводит к общему ухудшению здоровья человека (Авцын, 1991). Вся опасность воздействия тяжелых металлов заключается в том, что они остаются в организме человека навсегда. Вывести их можно лишь употребляя белки, содержащиеся в молоке и белых грибах, а также пектин, который можно найти в мармеладе и фруктово-ягодном желе. Очень важным является то, чтобы все продукты были получены в экологически чистых районах и не содержали вредных веществ. Рис. 1. Пути поступления ТМ в организм человека. Актуальность проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами объясняется, прежде всего, широким спектром их действия на организм человека. ТМ влияют практически на все системы организма, оказывая токсическое, аллергическое, канцерогенное, гонадотропное действие
(Ревич, 2007). Свинец – металл I класса опасности, оказывает политропное действие на организм. В организм свинец поступает с продуктами питания, а также с водой
58 и пылевыми аэрозолями. Токсичная доза 1-3 г, смертельная доза для человека 10 г. Свинцовое отравление (сатурнизм) занимает первое место среди профессиональных интоксикаций. До 90% свинца аккумулируется в костях. При свинцовом токсикозе поражаются органы кроветворения (анемия, нервная система (энцефалопатия и нейропатия, органы чувств, почки (нефропатия, пищеварительная и сердечно-сосудистая системы. Накоплен обширный материал о влиянии свинца на нейропсихическое развитие детей. Хроническое воздействие свинца на развивающийся организм может быть причиной эмоционально-поведенческих нарушений. Свинец, попадая в организм, снижает активность гормонов, что, в конечном счете, сказывается на физическом развитии детей (Свинец, Электронный ресурс. Кадмий – металл I класса опасности. Кадмий обладает тератогенным действием, проникает через плацентарный барьер, нарушая поступление в плод целого ряда необходимых элементов. Свинец усиливает эмбриотоксическое действие кадмия, проявляя суммирующий эффект. Кадмий является ингибитором активности целого ряда ферментов, нарушая деятельность многих органов и систем, вызывая тяжелые морфологические и функциональные повреждения ринит с потерей обоняния обструктивные процессы в легких с развитием легочной недостаточности, есть данные о канцерогенном действии кадмия, в частности в развитии рака легкого болезнь «итай-итай». Эта болезнь впервые была отмечена в 1950 году в японской префектуре Тояма. «Итай-итай» в переводе «ой-ой, больно) названа так из-за очень сильных, нестерпимых болей. Болезнь приводила не только к нестерпимым болям в суставах и позвоночнике, но и к остеомаляции и почечной недостаточности, которая часто заканчивалась смертью больных. Ртуть - металл I класса опасности, который в природной среде присутствует в виде неорганической формы и метилированной ртути (метилртуть - органическая форма. Меркуриализм - хроническое отравление ртутью, как результат использования ртутных составов в лекарствах, зубных пломбах, изготовлении зеркал, ювелирных изделий и др. 59 Ртуть является политропным ядом. Интоксикацию ртутью проявляется, прежде всего, изменениями в ЦНС: повышенная утомляемость, слабость, эмоциональная неустойчивость, головные боли и головокружения, тремор, ослабление памяти. При тяжелой интоксикации развиваются ртутная энцефалопатия, множественные невралгии, полиневриты. Ртуть может накапливаться в почках, в результате чего развивается почечная недостаточность, так называемая, «сулемовая» почка. Ртуть проникает через плацентарный и гематоэнцефалический барьеры, повреждая организм ребенка в антенатальном и раннем постнатальном периоде развития. Метилртуть - органическая форма ртути, которая образуется вводной среде из неорганической ртути и является более токсичной, чем ее неорганическая форма. Она накапливалась в морских организмах, часто до очень высоких концентраций. Именно с этим связано появление новой химической экологической болезни, которая вошла в историю как классическая болезнь Минамата (нервно-паралитические расстройства, описанная японскими учеными в середине го столетия. Мышьяк - элемент I класса опасности, его относят к полуметаллам. Ни один другой элемент не имел такого страшного прошлого. В течение столетий этот король ядов служил орудием убийства. Именно с ним связывают смерть французского императора Наполеона. Мышьяк оказывает политропное воздействие на организм желудочно-кишечные, нервные, кардиоваскулярные, респираторные расстройства при хронической интоксикации. Постоянное употребление воды, содержащей более 500 мкг/л мышьяка, приводит к специфическому поражению кожи - мышьяковистый меланоз и кератоз. Мышьяк является канцерогеном с типичной локализацией - рак кожи и легких. На эндемичных территориях с высоким содержанием мышьяка в артезианской воде отмечено снижение эректильной функции у мужчин репродуктивного возраста. Хром. При избыточном поступлении в организм, особенно шестивалентного хрома, он может оказывать канцерогенный и аллергический
60 эффекты. Более часты поражения кожи - дерматиты и экземы, а также астматические бронхиты, реже - бронхиальная астма. При длительном контакте возможно заболевание раком легкого. Кроме специфических эффектов, контакт с соединениями хрома предрасполагает к более частому развитию гастритов, гепатита, астено-невротических расстройств (Сидоренко, 1994). Никель. В программе глобального мониторинга одним из опасных загрязнителей окружающей среды признан никель. Никель, находясь в организме в повышенных концентрациях, проявляет себя как токсичный и канцерогенный элемент. Токсический эффект никеля сопровождается снижением активности ряда металлоферментов, нарушением синтеза белка, ДНК и РНК. Никелевая пыль при длительном вдыхании вызывает раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, носовые кровотечения, гиперемию зева, развитие пневмокониоза. Токсический эффект избытка в организме никеля сопровождается развитием выраженных повреждений многих органов и тканей, а также никелевым раком легкого, почек и саркомой. Установлена эмбриотоксичность никеля. Вопросы
1. Что такое ПДК
2. Каковы пути поступления ТМ в организм человека Задание Заполните таблицу
ТМ Вид заболевания (поражаемые органы и системы органов) Органы дыхания Кожные ЛОР ЖКТ Нервная система Сердечно- сосудистая Почки Новообразования Прочие Ртуть
-- - -
61
6. Воздействие транспорта на окружающую среду и здоровье населения
6.1 Характеристика транспортного комплекса РТ Транспортный комплекс Республики Татарстан объединяет шесть видов транспорта (автомобильный, железнодорожный, воздушный, внутренний водный, трубопроводный, городской электрический) и дорожное хозяйство. Разветвленная транспортная сеть обусловлена выгодным географическим положением Республики Татарстан. Она находится на пересечении направлений основных транспортно-экономических потоков из добывающих районов (Урал и Сибирь) в центр страны и из центра в южную сельскохозяйственную зону Поволжья (Южный федеральный округ. Железнодорожный транспорт. Железнодорожный транспорт в Республике Татарстан представлен деятельностью Казанского отделения Горьковской железной дороги и Камского Представительства Куйбышевской железной дороги, а также тремя предприятиями промышленного железнодорожного транспорта Казанское межотраслевое предприятие
«Промжелдортранс», Железнодорожники
«Промтранс-А». Железнодорожная сеть на территории республики охватывает 19 районов. Крупные города республики соединены железными дорогами. Наиболее развит грузовой железнодорожный транспорт. При этом железные дороги занимают первое место по перевозке грузов по сравнению с другими видами транспорта. Авиатранспорт. В России се огромными расстояниями воздушному транспорту отводится особая роль. Ежегодно осваиваются новые воздушные линии, вводятся встрой новые и реконструируются действующие аэропорты. Современный этап развития воздушного транспорта характеризуется созданием высокопроизводительных и экономичных самолётов. Воздушный транспорт в Республике Татарстан представлен деятельностью трех аэропортов Казань, Бугульма и «Бегишево». В настоящее время в республике базируются 2 авиакомпании, осуществляющие пассажирские перевозки ООО
62 Авиакомпания «Тулпар Эйр»; ОАО «АК БАРС АЭРО». Серьёзные проблемы возникают из-за высокого шумового воздействия воздушных судов на прилегающие к аэропортам территории жилой застройки. В настоящее время примерно 2-3% населения России подвержены воздействию авиационного шума, превышающего нормативные требования. Водный транспорт. На территории республики функционируют два предприятия, осуществляющих пассажирские перевозки водным транспортом ООО Казанское речное пассажирское агентство и филиал ООО «ТАИФ-
Магистраль» - Речной порт Набережные Челны. По итогам работы за 2009 год предприятиями водного транспорта Республики Татарстан перевезено 870,6 тыс. человек - снижение в сравнении с 2008 годом составило 7,4% (939,3 тыс. человек. Согласно концепции Развития внутреннего водного транспорта
Татарстана до 2015 года в г. Булгар запланировано строительство причальной стенки. Принято решение о выносе грузового речного порта за пределы Казани на территорию проектируемого Свияжского логистического центра с наделением его функциями базового речного порта республики. Трубопроводный транспорт. В республике проходит крупнейший в мире нефтепровод Дружба. Через территорию республики проходят магистральные газопроводы, по которым природный газ от месторождений Западной Сибири поступает в Западную Европу, самый известный из них - газопровод Уренгой-Помары-Ужгород. Городской транспорт на электрической тяге. Существующие средства наземного пассажирского транспорта не успевают удовлетворять потребности в перемещении быстрорастущего населения городов. Трамвай, троллейбус и метро, использующие в качестве топлива электричество, полностью отвечают экологическим требованиям. Курсируя по городу, они не загрязняют воздушный бассейн. Необходимо также учесть, что расход топлива на 1 кВт энергии на электростанциях примерно в 2 раза ниже, чему двигателя внутреннего сгорания. 27 августа 2005 года в г. Казани открыт первый участок Казанского метрополитена. На сегодняшний день функционируют 10 станций,
63 в ближайшее время планируется ввод станции Дубравная. Годовой объём перевозок метро оценивается специалистами в 31,4 млн пассажиров. Предполагается довести долю метрополитена в общей массе пассажирских перевозок до 60 Казанский метрополитен, 2015). Автотранспорт. В силу территориальной специфики Татарстана особая роль принадлежит автотранспорту и дорожной инфраструктуре. Протяженность автомобильных дорог общего пользования, республиканского и федерального значения, проходящих по территории республики, составляет 14 500 км, из которых 1066 км - федеральные. Таблица 3. Федеральные автомобильные дороги, проходящие по территории РТ Наименование дороги Протяженность, км М "Волга" Москва - Нижний Новгород - Казань – Уфа
430,21 1 Р Казань – Ульяновск
137,0 Подъезд к Ижевску от М Волга
28,9 1 Р Казань – Оренбург
390,4
Йошкар-Ола - Зеленодольск до М "Волга"
31,2 М "Урал" Москва – Самара – Уфа - Челябинск
36,7
«Цивильск – Ульяновск
12,2 Итого
1066,5 Суммарный вклад транспортной отрасли в валовой региональный продукт РТ за последние три года составляет 5-6%. Автотранспортными предприятиями республики в 2009 г. перевезено 184 млн. пассажиров. Общий доход составил 3 млрд. рублей. С каждым годом растёт численность парка и возраст эксплуатируемых автотранспортных средств, в основном за счёт автомобилей личного пользования. Наибольшая автомобилизация достигнута в республиках
Татарстан и Башкортостан, а также в Московской (вместе с Москвой, Ленинградской (вместе с Санкт-Петербургом), Ростовской, Тюменской, Свердловской, Самарской, Воронежской, Челябинской, Иркутской и
64 Кемеровской областях, в Краснодарском крае. В этих регионах сосредоточено около 50% всего автомобильного парка России, причём почтив Москве и Московской области. Количество автомобилей в РТ ежегодно увеличивается. Поданным пресс- службы МВД по РТ на 1 января 2015 года, в республике зарегистрировано 1 млн. 257 тыс. 158 транспортных средств. В 2014 г. выбросы загрязняющих веществ от автотранспорта в атмосферу составили 74,77 тыс. т. Вопросы 1. Охарактеризуйте транспортный комплекс РТ. 2. Какие виды транспорта больше всего загрязняют окружающую среду Задание Нанесите на контурную карту крупные автомобильные дороги РТ. 6.2. Влияние автотранспортного комплекса на окружающую среду К главным источникам загрязнения окружающей среды и потребителям энергоресурсов относятся автомобильный транспорт и инфраструктура автотранспортного комплекса. Загрязняющие выбросы в атмосферу от автомобилей по объёму более чем на порядок превосходят выбросы от железнодорожных транспортных средств. В мировом балансе загрязнений, основная доля (54%) падает на автомобильный транспортно в разных странах доля неодинакова и колеблется от 13-30% до 60-80%. Общее количество легковых автомобилей в мире превысило 500 млн. шт, в том числе в Российской Федерации 56 млн. шт. Вредные выбросы от автотранспорта в Российской Федерации составляют 22 млн. т./год (Мирзоева, Шекихачева,
2014). Автомобильные газы представляют собой смесь, состоящую из 1000-
1200 индивидуальных компонентов, среди которых токсичные и канцерогенные компоненты (таблица 4). Районы с повышенным содержанием в воздухе этих
65 веществ превращаются в зоны повышенного риска необратимой потери здоровья. Выхлопные газы (или отработавшие газы) - смесь газообразных продуктов, образующихся при сжигании топлива в двигателях внутреннего сгорания. Состоит из продуктов полного и неполного сгорания топлива, избыточного воздуха, аэрозолей и различных микропримесей (как газообразных, таки в виде жидких и твердых частиц, поступающих из цилиндров двигателей в его выпускную систему (Выхлопные газы, 2011). Таблица 4. Состав выхлопных газов, содержание по объему, % Компоненты выхлопного газа Двигатели бензиновые Дизельные Примечание Азот
74.0 – 77.0 76.0 – 78.0 Нетоксичен Кислород
0.3 – 8.0 2.0 – 18.0 Нетоксичен Пары воды
3.0 – 5.5 0.5 – 4.0 Нетоксичны Диоксид углерода
5.0 – 12.0 1.0 – 10.0 Нетоксичен Оксид углерода
0.1 – 10.0 0.01 – 5.0 Токсичен Углеводороды не канцерогенные
0.2 – 3.0 0.009 – 0.5 Токсичны Альдегиды
0 – 0.2 0.001 – 0.009 Токсичны Оксид серы
0 – 0.002 0 – 0.03 Токсичен Сажа, гм 0 – 0.04 0.01 – 1.1 Токсична
Бенз(а)пирен, мг/м3 0.01 – 0.02 до 0.01 Канцероген При работе двигателя на этилированном бензине в составе выхлопных газов присутствует свинец, ау двигателей, работающих на дизельном топливе - сажа. В поверхностные водоёмы со сточными водами от предприятий автотранспортного комплекса и от ливневой канализации поступают, в основном, нефтепродукты и взвешенные вещества. В поверхностных стоках с проезжей части автомобильных дорог содержатся, кроме взвешенных частиц и
66 нефтепродуктов, тяжёлые металлы (свинец, кадмий и др) и хлориды, которые в зимний период применяются для борьбы с гололёдом. В среднем годовой сброс хлоридов за пределы дорог со стоками и снегом составляет около 500 тыс. т. кроме того, в окружающую среду поступает ежегодно около 35 тыс. т. сажевых частиц в результате истирания автомобильных шин на дорогах. Большое значение имеет очистка стоков, образующихся при мойке машин на предприятиях автотранспорта. Во вновь строящихся и перепланируемых заправочных станциях обязательно устраиваются водопровод и канализация, а также предусматривают сооружения для очистки вод. Дождевые стоки с территории автозаправочных станций собираются в водоприёмные колодцы. Такие очистные сооружения обеспечивают остаточное содержание нефтепродукта вводе после фильтрации ниже 4 мг/л, что удовлетворяет санитарным требованиям. Загрязнение почвы - это еще одна экологическая проблема, которую создает транспорт. Исследование почв в зоне влияния транспортных магистралей показало, что примерно в 15% проб были превышены предельно допустимые концентрации тяжелых металлов. Противогололёдные реагенты - это специальные средства созданные на основе солей кальция, магния и натрия, применяемые при борьбе со льдом и снежным накатом зимой. Противогололедными реагентами обрабатывают пешеходные дорожки, тротуары, проезжую часть. Они бывают жидкими, твердыми, гранулированными, имеют различный состав и химические свойства, ноу всех их есть одно общее - понижать точку плавления снега. Идеальных реагентов нет. У каждого существуют как свои плюсы, таки минусы. Противогололёдные реагенты вступают в химические реакции не только с обледеневшим дорожным покрытием, но и с компонентами почвы, и различными химическими веществами, присутствующими на дорожном покрытии (моторные масла, солярка и др. Все противогололедные реагенты должны удовлетворять следующим основным требованиям
67 1. Изготавливаться на основе безопасных экологических технологий и иметь низкую коррозионную активность по отношению к дорожному покрытию, металлу, резине и др.
2. Эффективно плавить снег и лед.
3. Не оказывать отрицательного влияния на здоровье человека и состояние окружающей среды, не угнетать зеленые насаждения. Наиболее популярными эффективным средством для борьбы с гололедом является песчано-солевая смесь - твердый противогололедный материал, представляющий собой речной или карьерный песок, смешанный с технической солью (хлористым натрием) в определенной пропорции. Недостатки пескосоляной смеси
- при использовании неочищенного от глинистых включений строительного песка превращается в жидкое месиво (проблема решается за счёт использования более качественного и чистого речного песка
- при температурах ниже -С пескосоль может смерзаться в большие куски, что требует дополнительных усилий при её распределении (проблема решается при использовании сухого песка и соли
- оставшийся песок в конечном итоге попадает в ливневые стоки засоряя их
- техническая соль разъедает обувь и вызывает повышенную коррозию металла
- оказывает вредное воздействие на зелёные насаждения, как в результате прямого контакта, таки через почву (Противогололедная смесь, 2014). Автомобильный парк, являющийся одним из основных источников загрязнения окружающей среды, сосредоточен в основном в городах. Если в среднем в мире на 1 км территории приходится пять автомобилей, то плотность их в крупнейших городах развитых стран враз выше. Транспортные потоки растут вместе с ростом городов из-за стихийного, неподчинённого рациональному планированию, размещения жилых и
68 промышленных зон. Потоки автомобилей, заполняющие уличную сеть, делают передвижение по городу в часы пик мучительно медленным. При строительстве и реконструкции городов проектировщики стремятся ограничить количество автомобилей, въезжающих в городские центры, разрабатывают новые системы регулирования уличного движения, сводящие к минимуму возможность образования транспортных пробок. Эффективными профилактическими мероприятиями являются расширение улиц, создание между проезжей частью дороги жилыми домами фильтров - стен из зелёных насаждений. Важной особенностью развития старинных городов является необходимость сохранения культурных и исторических памятников, что затрудняет или делает невозможным расширение улиц. Альтернативным решением может быть реорганизация дорожного движения, оптимизация направления потоков транспортных средств. Организация подземных и надземных пешеходных переходов входит в комплекс мероприятий по улучшению организации дорожного движения, что влияет на экологическую обстановку города. Как известно, автомобили газуют в основному светофоров, работая на холостом ходу. Создание переходов позволяет разгрузить многие участки, где задерживается автотранспорт. Вопросы 1. Какие токсичные и опасные вещества входят в состав выхлопных газов 2. Как влияет транспортный комплекс на компоненты ландшафта 3. В чем заключается воздействие противогололедных реагентов на окружающую среду 4. Какие меры могут сократить негативное воздействие автотранспорта на окружающую среду |
|
|
Скачать 1 Mb.