Влияние загрязнений на здоровье человека. Влияние загрязнения окружающей среды на жизнь и здоровье людей

Атмосферные загрязнения могут быть причиной возникновения неинфекционных заболеваний у человека, кроме того, они способны ухудшать санитарные условия жизни людей и причинять экономический ущерб.

Биологическое действие атмосферных загрязнений

Ущерб здоровью является самым грозным последствием загрязнения воздуха, так как большинство ксенобиотиков поступает в организм через органы дыхания, за которыми нет химического заслона. Кроме того необходимо учитывать, что человек ежесуточно потребляет значительное количество воздуха (взрослый человек – 12 м 3 воздуха).

Реакция организма на воздействие атмосферных загрязнений будет зависеть от индивидуальных особенностей, возраста, пола, состояния здоровья, метеоусловий. Наиболее уязвимыми являются пожилые люди, дети, больные, люди, работающие во вредных производственных условиях, курильщики.

Атмосферные загрязнения могут оказывать острое и хроническое воздействие.

Острое воздействие. Острое воздействие загрязнения атмосферного воздуха проявляется только в особых ситуациях, связанных с неблагоприятными метеорологическими условиями или с аварией на предприятии – источнике загрязнения воздуха. Острое воздействие может сопровождаться повышением смертности от хронических заболеваний, общей заболеваемости, частоты обращаемости по поводу обострения хронических сердечно-сосудистых, легочных и аллергических заболеваний, а также физиологическими и биохимическими сдвигами в организме неспецифического характера. В периоды резкого повышения уровня загрязнения острота этих нарушений резко возрастает. Компоненты загрязнения воздуха в этих случаях, как правило, играют роль не этиологических, а провоцирующих факторов, способствующих повышению заболеваемости.

Хроническое воздействие

Хроническое воздействие загрязнений атмосферы является наиболее частым и неблагоприятным.

· раздражающее. Могут поражаться верхние дыхательные пути с развитием ларингитов, трахеитов, ринитов. Поражаются легкие – хронические бронхиты, пневмонии с развитием эмфиземы, дыхательной и сердечно-сосудистой недостаточностью. Наблюдается поражение слизистой оболочки глаз с возникновением конъюнктивитов, кератитов, а также заболевания кожи (дерматиты).

· рефлекторные реакции. Загрязнение атмосферного воздуха может вызывать различные рефлекторные реакции, обусловленные раздражением рефлекторных зон. Эти реакции проявляются кашлем, тошнотой, головной болью, выраженность которых коррелирует с уровнем загрязнения воздуха. Рефлекторные реакции влияют на регуляцию дыхания, деятельность сердечно-сосудистой системы и других систем. Раздражение рецепторов слизистой оболочки носа может вызывать сужение бронхов и голосовой щели, брадикардию, приводить к снижению объема сердечного выброса. Рефлексы с глотки могут обуславливать сильное сокращение диафрагмы, наружных межреберных мышц. При раздражении гортани и трахеи возникает кашлевой рефлекс, происходит сокращение гладких мышц бронхов, а раздражение рецепторов внутрилегочных бронхов может вызывать гиперпноэ, бронхоконстрикцию, сокращение мышц гортани

· аллергенное. Возникают заболевания органов дыхания (бронхиальная астма, аллергический бронхит), кожи (аллергодерматозы), слизистой оболочки глаз (аллергический конъюнктивит). Описана «йокогамская бронхиальная астма», по месту действия промышленных выбросов. Возникновение данного заболевания обусловлено действием бифенилов. В качестве аллергенов выступают органические (БВК), неорганические вещества, ПАУ.

· канцерогенное. Канцерогенами являются 3,4 – бензпирен, мышьяк, асбест, бензол, никель и другие соединения. При поступлении данных веществ в организм у человека могут возникать злокачественные новообразования различной локализации.

· тератогенное. Вещества, загрязняющие воздух, могут провоцировать возникновение у плода врожденных дефектов развития.

· мутагенное. Возникают генеративные (происходят в половых клетках и в этом случае передаются последующим поколениям) и соматические (происходят в соматических клетках, наследуются при вегетативном размножении и могут явиться причиной развития злокачественных опухолей) мутации.

· эмбриогенное. Атмосферные загрязнения могут быть причиной невынашивания беременности и прерыванию ее на ранних сроках.

· общетоксическое. В результате воздействия атмосферных загрязнений у человека повышается общая заболеваемость, в том числе заболеваниями ССС и ЖКТ, опорно-двигательного аппарата, эндокринной системы, уменьшается продолжительность жизни.

· фотосенсибилизирующее. Вещества, загрязняющие воздух, повышают чувствительность кожи к УФИ. Избыточное поступление ультрафиолетовых лучей может оказать канцерогенный, мутагенный, общетоксический эффект, вызвать фотоофтальмию и фотохимический ожог.

· специфические заболевания. Описан флюороз при ингаляционном поступлении соединений фтора у населения, проживающего в зоне влияния выбросов алюминиевых и суперфосфатных заводов. Сырье этих заводов (бокситы, нефелины, апатиты) содержат соединения фтора, которые в больших количествах присутствуют в выбросах предприятий в атмосферный воздух.

Мероприятия по санитарной охране атмосферного воздуха

1. Законодательные

Существует большое количество нормативных документов, регламентирующих охрану атмосферного воздуха. Конституцией РФ провозглашены права человека на охрану здоровья (ст. 41) и на благоприятную окружающую среду (ст. 42). В Федеральном законе «Об охране окружающей среды» говорится, что каждый гражданин имеет право на благоприятную окружающую среду, на ее защиту от негативного воздействия, вызванного хозяйственной и иной деятельностью. Закон «Об охране атмосферного воздуха» регламентирует разработку и проведение мероприятий по ликвидации и предупреждению загрязнения воздуха – строительство газоочистных и пылеулавливающих устройств на промышленных предприятиях и предприятиях теплоэнергетики.

2. Технологические

Технологические мероприятия являются основными мероприятиями по охране атмосферного воздуха, так как только они позволяют снизить или полностью исключить выброс вредных веществ в атмосферу на месте их образования. Данные мероприятия непосредственно направлены на источник выбросов.

а) Радикальной мерой уменьшения выбросов является использование замкнутого технологического процесса, т.е. это полное отсутствие выбросов в атмосферу хвостовых газов на конечных стадиях образования или абгазов (это газы, образующиеся на промежуточных стадиях производства) и удаление их через специальные абгазовые камеры. Однако на современном этапе научно-технического прогресса нет примеров создания технологических процессов, действующих по принципу полностью замкнутых систем.

б) Более перспективным методом является метод комплексного (максимального) использования сырья, промежуточных продуктов и отходов производства по типу создания производств с «безотходной» или малоотходной технологией (в стройиндустрии – использование отходов производства).

в) К мерам нерадикального характера, которые снижают опасность загрязнения, относятся:

Замена вредных веществ в производстве безвредными или менее вредными (перевод котельных со сжигания твердого топлива и мазута на газ, замена бензина в двигателях внутреннего сгорания на водород и другие соединения);

Предварительная обработка топлива или сырья с целью снижения содержания вредных примесей;

Использование мокрых технологических процессов переработки пылящих материалов взамен сухих;

Герметизация технологического оборудования, аппаратуры;

Использование гидро- и пневмотранспорта при транспортировке пылящих материалов;

Замена прерывистых процессов непрерывными (непрерывность процесса исключает залповые выбросы загрязнений).

3. Санитарно-технические

Целью санитарно-технических мероприятий является извлечение или нейтрализация компонентов выбросов, находящихся в газообразной, жидкой или твердой форме, от организованных стационарных источников. Для этого используются различные газопылеулавливающие установки.

Виды газопылеулавливающих установок:

а) для удаления взвешенных частиц;

б) для удаления газообразных и парообразных веществ.

а) К сооружениям для удаления взвешенных веществ относятся:

Пылеосадительные камеры, пылеуловители, циклоны, мультициклоны для удаления крупной пыли. Частицы пыли удаляются с помощью механической силы;

Фильтры, которые задерживают пыль при пропускании через тот или иной фильтрующий материал (тканевые, волокнистые, зернистые). Особенностью электрофильтров является то, что задержка пыли происходит под действием электростатических сил. Особенно эффективны электрофильтры при улавливании мелкодисперсной пыли.

Аппараты мокрой очистки (скрубберы, мокрые пылеуловители). Частицы пыли отделяются от газа с помощью промывки той или иной жидкостью, преимущественно водой.

б) Для очистки промышленных выбросов в атмосферу от газовых компонентов используются абсорбция жидкостью и твердым веществом, каталитическое превращение вредных газообразных компонентов выброса в безвредные соединения. Выбор метода зависит от особенностей технологии.

4. Архитектурно-планировочные

К данной группе мероприятий относятся:

Функциональное зонирование территории города, то есть выделение функциональных зон – селитебной, промышленной, зоны внешнего транспорта, пригородной, коммунально-складской;

Рациональная планировка территории селитебной зоны;

Запрещение строительства предприятий, загрязняющих воздух, в жилой зоне населенного пункта и размещение их в промышленной зоне с учетом господствующего направления ветра на данной территории;

Создание санитарно-защитных зон. СЗЗ – это территория вокруг промышленного предприятия или другого объекта, являющегося источником загрязнения окружающей среды, размеры которой обеспечивают снижение уровней воздействия производственных вредностей в жилой зоне до предельно допустимых значений.

В зависимости от ожидаемого характера и дальности распространения загрязнений СЗЗ могут иметь различную протяженность (1 класс – 1000 м, 2 класс – 500 м, 3 класс – 300 м, 4 класс – 100 м, 5 класс – 50 м). При некоторых условиях возможно уменьшение или увеличение размеров СЗЗ.

Рациональная застройка улиц, устройство транспортных развязок на основных автомагистралях с сооружением тоннелей;

Озеленение территории города. Зеленые насаждения играют роль своеобразных фильтров, влияют на рассеивание промышленных выбросов в атмосфере, изменяя ветровой режим и циркуляцию воздушных масс.

Выбор для строительства предприятия земельного участка с учетом рельефа местности, аэроклиматических условий и других факторов.

5. Административные

Рациональное распределение транспортных потоков по их интенсивности, составу, времени и направлению движения;

Ограничение движения в пределах жилой зоны города большегрузного автотранспорта;

Наблюдение за состоянием дорожных покрытий и своевременностью их ремонта и уборки;

Система контроля технического состояния транспортных средств.

Одним из ведущих факторов антропогенного воздействия на здоровье является аэрогенное воздействие. При этом влияние на организм человека может проявляться в основном тремя типами патологических эффектов.

• 1. Острая интоксикация возникает при одномоментном поступлении токсической ингаляционной дозы. Токсические проявления характеризуются острым началом и выраженными специфическими симптомами отравления.
• 2. Хроническая интоксикация обусловлена длительным, часто прерывистым, поступлением химических веществ в субтоксических дозах, начинается с появления малоспецифических симптомов.
• 3. Отдаленные эффекты воздействия токсикантов:
  • а) гонадотропный эффект - проявляется воздействием на сперматогенез у мужчин и овогенез у женщин, вследствие чего возникают нарушения репродуктивной функции биологического объекта;
  • б) эмбриотропный эффект - проявляется нарушениями во внутриутробном развитии плода:
    • - тератогенный эффект - возникновение нарушений органов и систем, проявляющихся в постнатальном развитии,
    • - эмбриотоксический эффект - гибель плода или снижение его размеров и массы при нормальной дифференцировке тканей;
  • в) мутагенный эффект - изменение наследственных свойств организма за счет нарушений ДНК;
  • г) онкогенный эффект - развитие доброкачественных и злокачественных новообразований.

О значении отдаленных эффектов можно судить по статистике смертности от сердечно-сосудистых патологий (около 50%), злокачественных образований (около 20%) в промышленно развитых городах. По оценкам экспертов, загрязнение атмосферного воздуха сокращает продолжительность жизни в среднем на 3-5 лет.

Наиболее чувствительны к воздействию атмосферного загрязнения органы дыхательной системы. Токсикация организма происходит через альвеолы легких, площадь которых (способная к газообмену) превышает

100 м 2 . В процессе газообмена токсиканты поступают в кровь. Твердые взвеси в виде частиц различных размеров оседают в различных участках дыхательных путей.

Атмосферные аэрозоли также могут оказывать болезнетворное воздействие на человека, поскольку металлосодержащие и органические частицы обладают канцерогенными свойствами.

Человек потребляет в сутки около 1,5 кг пищи, 2,5 л воды и примерно 15 кг воздуха. Таким образом, больше всего токсикантов поступают в организм человека воздушным, воздушно-капельным и воздушно-пылевым путями. Огромная альвеолярная площадь легких, влажная среда и хорошее кровоснабжение органов дыхания приводят к тому, что химические элементы активно абсорбируются кровью. Например, свинец, поступающий с воздухом, абсорбируется кровью приблизительно на 60%, тогда как поступающий с водой - на 10, а с пищей - лишь на 5%. Среди всех заболеваний у населения городов и промышленных центров на первом месте стоят болезни органов дыхания.

Основной источник атмосферных токсикантов - автотранспорт. Выросший в 10 раз за последние 28 лет личный автопарк населения является источником половины загрязнителей воздуха.

Главный вред здоровью причиняет угарный газ, однако негативно на организм человека влияют также углеводороды, оксиды азота, содержащиеся в выхлопных газах, и фотохимические окислители. Выбросы выхлопных газов - основная причина превышения допустимых концентраций токсичных веществ и канцерогенов в атмосфере крупных городов, образования смогов, являющихся частой причиной отравления в замкнутых пространствах.

Наибольшую опасность представляют оксиды азота, примерно в 10 раз более опасные, чем угарный газ, доля токсичности альдегидов относительно невелика и составляет 4-5% общей токсичности выхлопных газов. Биотрансформация оксидов азота в организме начинается в легких, влажная среда которых способствует превращению оксидов в кислоты, раздражающие слизистые оболочки, вызывающие кашель, расстройства дыхания, а в тяжелых случаях - отек легких. Следующими производными являются нитраты и нитриты, которые переводят оксигемоглобин в метгемоглобин, что вызывает кислородную недостаточность - гипоксию. Обнаруженные в газах полициклические ароматические углеводороды - сильные канцерогены.

Длительный контакт со средой, отравленной выхлопными газами автомобилей, вызывает общее ослабление организма - иммунодефицит. Кроме того, газы сами по себе могут стать причиной различных заболеваний, например дыхательной недостаточности, гайморита, ларипготрахе- ита, бронхита, бронхопневмонии, рака легких. Кроме того, выхлопные газы вызывают атеросклероз сосудов головного мозга. Опосредованно через легочную патологию могут возникнуть и различные нарушения сердечнососудистой системы.

Хотя автомобили являются основным источником загрязнителей воздуха, значительная масса острых и хронических заболеваний органов дыхания возникает под воздействием оксидов серы и разнообразных мелких частиц (смеси сажи, пепла, пыли, капелек серной кислоты, асбестовых волокон и т.д.), которые поступают в атмосферу от тепло- и электростанций, промышленных объектов, жилых домов.

Оксиды серы и частицы пыли обычно концентрируются в местах наиболее интенсивного сжигания угля, они опасны в основном зимой, когда сжигается больше топлива. Фотохимический смог, наоборот, бывает более плотным в летнее время.

Наличие в воздухе твердых частиц достоверно сказывается на возникновении онкологических заболеваний - рака легких, желудка и предстательной железы. Жители мегаполисов и промышленных центров на 20-30% чаще страдают данной патологией, чем население небольших городов и сел. Кроме твердых частиц канцерогенным действием обладают нитроза- мины - вещества, образующиеся при взаимодействии оксидов азота с другими токсикантами. Ежегодно в атмосферу Москвы поступает до 120 тыс. т оксидов азота.

Помимо болезней органов дыхания доказана связь загрязненного воздуха и увеличения смертности от сердечной недостаточности: затрудненное дыхание и значительная концентрация оксида углерода в атмосфере отрицательно влияют на сердечную деятельность.

При интенсивном загрязнении воздуха химическими веществами, обладающими мутагенным действием (бенз(а)нирен, формальдегид, диоксины), увеличивается количество осложнений протекания беременностей и родов, аномалий развития новорожденных, перинатальной гибели плода. Патологическая беременность, сложные роды и дальнейшее проживание в районах с загрязненной атмосферой вызывают изменение темпов роста и развития. Так, большая степень загрязнения воздуха вызывает нарастание дисгармоничности физического развития за счет ожирения, а малые концентрации вредных веществ активируют процессы акселерации, с одновременным ослаблением функций сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Многочисленными исследованиями выявлена взаимосвязь между концентрацией токсических веществ в тканях и выделениях людей и степенью их негативного влияния на организм. Выявлены зависимости между уровнями кадмия и свинца в волосах школьников и их умственным развитием и такими психологическими характеристиками, как агрессивность, тревожность, фрустрированность. Переносимые по воздуху никель, кадмий, бериллий и ртуть в некоторых промышленных районах (города Братск, Дзержинск, Никель и др.) представляют серьезную угрозу. Особенно опасна способность этих металлов кумулироваться в организме, начиная с уровня загрязнения в атмосфере, значительно меньшего, чем установленные ПДК.

Помимо наличия токсикантов сильное загрязнение атмосферы приводит к снижению ее прозрачности, особенно в крупных городах. Мелкие частицы, загрязняющие воздух, поглощают короткие волны солнечного света, снижая количество природного ультрафиолетового излучения. Искусственный недостаток У ФИ в средних широтах и дополнительный дефицит У ФИ в северных широтах приводят к снижению сопротивляемости организма к действию неблагоприятных факторов, вторичным иммунодефицитам, росту общей заболеваемости и психологического дискомфорта.

Определенное количество ультрафиолетового облучения жизненно необходимо растущим организмам и является обязательным условием нормальной жизнедеятельности взрослого человека. При недостатке УФО у детей развивается рахит, нарушается фосфорно-кальциевый обмен, увеличивается чувствительность к инфекционным заболеваниям и к простуде, возникают функциональные расстройетва центральной нервной системы. Человеку надо получить за год не менее 45 «порций Солнца», т.е. эритем- ных (эритема - покраснение кожи) доз ультрафиолета. Естественно, чем севернее расположена местность, тем больше приходится тратить времени на то, чтобы набрать эту норму.

Наименее комфортными для проживания в крупном промышленном городе являются городские микрорайоны с высоким транспортно-промышленным прессингом, нерациональной планировкой, без достаточно санитарно-защитных зон между промышленными и селитебными застройками, пониженным потенциалом самоочищения атмосферы. «Зонами экологического риска» обычно становятся территории, прилегающие к крупным транспортным коммуникациям - автомагистралям.

Будь то в виде твердых частиц или в виде раствора в атмосферных осадках. Такое вторичное, через , загрязнение , растительности, вод оказывает заметное влияние на состояние . Уже упоминалось губительное влияние «кислых дождей» на водные и наземные экосистемы. В результате исчезновения или сильного подавления жизнедеятельности многих видов животных и растений этих экосистем резко снижается]их способность к самоочистке, то есть к связыванию и нейтрализации вредных примесей. Вернуть их к нормальному существованию становится весьма непростой задачей.

Для наземных экосистем эффект поглощения загрязнителей растительностью непосредственно из воздуха листвой или корневыми системами через почву оказывается столь же губительным. При малых концентрациях загрязнителей лесные экосистемы успешно их нейтрализуют и связывают. Некоторые загрязнители, к которым растения чувствительны меньше, чем животные, могут даже улучшать состояние растений, подавляя вредителей. Но это редко наблюдается в естественных условиях, поскольку в составе реальных загрязнений практически всегда содержится больше веществ, подавляющих фотосинтез и рост растений, снижающих их устойчивость к грибковым и вирусным заболеваниям и повреждению насекомыми.

Наиболее чувствительные к загрязнениям организмы - лишайники , и снижение их численности или исчезновение всегда свидетельствует о неблагополучии лесной растительности, а значит, и всей экосистемы. Метод определения общей загрязненности территории при помощи учета количества и видового разнообразия лишайников - лихеноиндикация - один из наиболее чувствительных в арсенале мониторинга природной среды.

На территориях, находящихся под максимальным воздействием воздушных выбросов крупных промышленных центров, леса часто оказываются в настолько подавленном состоянии, что прекращается естественное возобновление, резко снижается способность экосистем к очистке воздуха, а это ведет к усилению вредного воздействия промышленных выбросов на животных, и человека.

Влияние загрязнений на людей

Влияние загрязнений воздуха на здоровье людей может быть прямым и опосредованным . Прямое связано с воздействием на организм человека частиц и газов, вдыхаемых с воздухом. Большинство таких загрязнений вызывает раздражение дыхательных путей, снижение устойчивости к воздушно-капельным инфекциям (вспомните регулярные эпидемии гриппа в больших городах, где наряду с высокой частотой контактов между людьми, как показали многие исследования, устойчивость к таким инфекциям у большинства населения понижена), повышению вероятности раковых заболеваний и нарушений наследственного аппарата, что ведет к повышению частототы уродств и общему ухудшению состояния потомства.

Многие загрязнители обладают одновременно канцерогенным (вызывающим раковые заболевания) и мутагенным (вызывающим повышение частоты мутаций, включая нарушения, ведущие к уродствам) свойствами, поскольку механизм их действия связан с нарушениями структуры ДНК или клеточных механизмов реализации генетической . Такими свойствами обладают как радиоактивные загрязнения, так и многие химические вещества органической природы - продукты неполного сгорания топлива, ядохимикаты, применяемые для защиты растений в сельском хозяйстве, многие промежуточные продукты органического синтеза, частично теряемые в производственных процессах.

Опосредованное влияние, то есть воздействие через почву, растительность и воду, связано с тем, что те же вещества попадают в организм животных и человека не только через дыхательные пути, но и с пищей и водой. При этом область их воздействия может существенно расширяться. Например, ядохимикаты, сохранившиеся в овощах и фруктах в опасных количествах, воздействуют не только на население сельских районов, но и на жителей городов, питающихся этой продукцией.

Опасность бесконтрольного применения пестицидов возрастает еще и от того, что продукты их метаболизма в почве иногда оказываются более токсичными, чем сами использованные на полях препараты.

Чистота воздуха, предотвращение попадания в воздушную среду антропогенных загрязнений - одна из важнейших задач, решение которой необходимо для улучшения экологического состояния планеты и каждой страны. К сожалению, работы, которые ведутся в этом направлении, недостаточны - уровень загрязненности атмосферного воздуха на Земле продолжает нарастать. От того, насколько эффективно сумеют государственные службы и общественные организации обеспечить снижение загрязненности воздуха, особенно в больших городах, во многом зависят возможности нормальной жизни будущих поколений.

Естественный, фоновый уровень содержания в воздухе пылевых частиц и газовых примесей от естественных источников в городах и промышленных районах иногда во много раз превышается выбросами предприятий и транспорта. Часть выбросов составляют новые для природы химические вещества, среди которых есть и высокотоксичные.

Лесные экосистемы - наиболее эффективный естественный фильтр, очищающий воздух, но при высоком уровне загрязнений они угнетаются или погибают. Загрязнения, вынесенные из воздуха или смытые с листвы растений осадками, попадают в почву и воду, оказывая вредное воздействие на людей и экосистемы на больших территориях.

Стратегия и тактика борьбы с загрязнением воздушного бассейна требуют совершенствования, поскольку трансграничный перенос может быть ликвидирован или компенсирован только согласованными усилиями многих стран.

Одним из наиболее опасных компонентов загрязнений воздушного бассейна, имеющих антропогенное происхождение, стали в последние десятилетия многочисленные пестициды, многие тысячи тонн которых ежегодно распыляются над сельскохозяйственными угодьями для защиты растений от вредителей и болезней. Высокая токсичность их для человека и животных, постепенное накопление самих пестицидов и токсичных продуктов их метаболизма в почвах, продукции сельского хозяйства, в организме людей требуют скорейшего перехода от массовой химизации сельского хозяйства к развитию биологических и комбинированных методов защиты растений и повышения плодородия почв.

Согласованные усилия многих стран в уменьшении загрязнения не имеющей государственных границ воздушной среды - настоятельная потребность уже наших дней.

Какое влияние загрязнения атмосферы на человека, Вы узнаете из этой статьи.

Загрязнение атмосферы и здоровье человека

Ученые провели многочисленные исследования, которые подтвердили взаимосвязь заболеваний с загрязнением атмосферы. Каждый день в нее выбрасывают смеси разных загрязнителей. Впервые пагубное влияние загрязнения воздуха на здоровье человека было обнаружено в Лондоне в 1952 году.

На каждого человека загрязнение воздуха влияет по-разному. Учитываются такие факторы как: возраст, емкость легких, состояние здоровья и время, проведенное в данной среде. Большие частицы загрязняющих веществ негативно воздействуют на верхние дыхательные пути, а частицы маленького размера способны проникнуть в альвеолы легких и мелкие дыхательные пути

Человек, подверженный влиянию загрязнителей воздуха, может испытывать отдаленные и краткосрочные последствия. Все зависит от воздействующих факторов. Но, так или иначе, это приводит к заболеванию сердца, легких и инсульту.

Симптомы заболеваний, связанные с загрязненным воздухом — выделение мокроты, хронический кашель, инфекционные заболевания легких, сердечный приступ, рак легких, заболевания сердца.

Также выбросы в воздух загрязнителей из автотранспорта влияет на задержку роста плода у беременной женщины и вызывает преждевременные роды.

Как озон влияет на здоровья?

Озон, который является неотъемлемой частью атмосферы, также влияет на человека. Исследователи США утверждают, что изменение концентрации озона в атмосфере летом приводит к повышению уровня смертности.

Выделяют 3 фактора, от которых зависит ответная реакция на воздействие озона:

• Концентрация: чем больше уровень озона, тем больше людей, страдающих от него.
• Продолжительность: длительное воздействие имеет сильный отрицательный эффект на легкие.
• Объем вдыхаемого воздуха: повышенная активность человека способствует большему отрицательному эффекту на легкие.

Симптомы влияния озона на здоровье – раздражение и воспаление легких, чувство стеснения в груди, кашель. Как только его воздействие прекращается, то исчезают и симптомы.

Как влияют твердые примеси на здоровье?

Тонкодисперсные частицы, выбрасываемые в воздух, стремительно поражают легкие, так как проникают в альвеолы и малые дыхательные пути. Они необратимо повреждают их. Также отличительная черта тонкодисперсных частиц в том, что они длительное время могут находиться во взвешенном состоянии в воздухе и переноситься на длительные расстояния. Кроме того, они попадают в кровь и оказывают влияние на сердце.

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор, как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объем этого вмешательства, оно стало многообразнее, и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества.

Человеку приходится все больше вмешиваться в хозяйство биосферы – той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете.

Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.

Поговорка «необходим как воздух» не случайна. Народная мудрость не ошибается. Без пищи человек может прожить 5 недель, без воды – 5 суток, без воздуха – не более 5 минут. В большинстве мира воздух тяжёлый. То, чем он засорён, на ладони не ощутить, глазом не увидеть. Однако ежегодно на головы горожан падает до 100 кг загрязняющих веществ. Это твёрдые частицы (пыль, зола, сажа), аэрозоли, выхлопные газы, пары, дым и др. Многие вещества вступают в атмосфере в реакции между собой, образуя новые, часто ещё более токсичные соединения.

Среди веществ, вызывающих химическое загрязнение городского воздуха, наиболее распространены оксиды азота, серы (сернистый газ), угарный газ (окись углерода), углеводороды, тяжёлые металлы.

Загрязнение воздуха отрицательно сказывается на состоянии здоровья человека, на животных и растениях. Например, механические частицы, дым и копоть в воздухе вызывают лёгочные заболевания. Угарный газ, содержащийся в выхлопных выбросах автомобилей, в табачном дыму, приводит к кислородному голоданию организма, т. к. связывает гемоглобин крови. В выхлопных газах содержатся соединения свинца, вызывающие общую интоксикацию организма.

Что касается почвы, то можно отметить, что северные таежные почвы относительно молоды и неразвиты, поэтому частичное механическое разрушение не сказывается существенно на их плодородии по отношению к древесной растительности. Но срезание гумусового горизонта или насыпка грунта вызывает гибель корневищ ягодных кустарничков брусники и черники. А поскольку эти виды размножаются в основном корневищами, они исчезают на трассах трубопроводов и дорогах. Их место занимают хозяйственно менее ценные злаки и осоки, которые вызывают естественное задернение почвы и затрудняют естественное возобновление хвойных пород. Такая тенденция и характерна для нашего города: кислая почва по своему первоначальному составу и без того малоплодородна (учитывая бедную микрофлору почв и видовой состав почвенных животных), а также загрязнена токсичными веществами, поступающих из воздуха и талых вод. Почвы в городе в большинстве случаев перемешанные и насыпные с высокой степенью уплотнения. Опасно и вторичное засоление, возникающее при применении соляных смесей против дорожного обледенения, и процессы урбанизации, и применение минеральных удобрений.

Безусловно, посредством методов химического анализа можно установить присутствие вредных веществ в окружающей среде даже в самых незначительных количествах. Однако этого оказывается недостаточно для того, чтобы определить качественное воздействие этих веществ на человека и окружающую среду, и тем более, отдаленные последствия. К тому же можно лишь в неполной мере оценить угрозу со стороны содержащихся в атмосфере, воде, почве загрязняющих веществ, рассматривая влияние только отдельных веществ без их возможного взаимодействия с другими веществами. Поэтому контроль за качеством компонентов природы должен отслеживаться на более ранней стадии в целях предупреждения опасности. Окружающий нас мир растений чувствительнее и информативнее всяких электронных приборов. Этой цели могут служить специально подобранные виды растений, содержащиеся в соответствующих условиях, так называемые фитоиндикаторы, которые обеспечивают раннее распознавание возможной опасности для атмосферы и почв города, исходящей от вредных веществ.

Основные загрязняющие вещества

Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию, а сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистый воздух и не закопченные стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами, занимая обширную нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточению людей на сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности, не сопровождалось еще серьезными последствиями.

Так было вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние столетие развитие промышленности "одарило" нас такими производственными процессами, последствия которых вначале человек еще не мог себе представить. Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это результат великих изобретений и завоеваний человека.

В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнений – теплоэлектростанции, бытовые котельные, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух окислы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности, отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и промышленных отходов. Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Вот некоторые из загрязнителей: а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает при сжигании твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250млн. т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.

б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серосодержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 млн. т. в год). Часть соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого ангидрида составило 65% от общемирового выброса.

в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида. Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой влажности воздуха. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11км. от таких предприятий, обычно бывает густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки миллионов тонн серного ангидрида.

г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному окислению до серного ангидрида.

д) Окислы азота. Основными источниками выброса являются предприятия, производящие азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество окислов азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т. в год.

е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по производству алюминия, эмалей, стекла, керамики, стали, фосфорных удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде газообразных соединений – фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция. Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора являются сильными инсектицидами.

ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий, производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты. Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией. В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке его на сталь происходит выброс в атмосферу различных металлов и ядовитых газов.

з) Диоксид серы (SO2) и серный ангидрид (SO3). В комбинации со взвешенными частицами и влагой оказывают наиболее вредное воздействие на человека, живые организмы и материальные ценности. SO2 - бесцветный и негорючий газ, запах которого начинает ощущаться при его концентрации в воздухе 0,3-1,0 млн. , а при концентрации свыше 3 млн. имеет острый раздражающий запах. Это один из самых распространенных загрязнителей атмосферы. Широко встречается как продукт металлургической и химической промышленности, полупродукт производства серной кислоты, главный компонент выбросов тепловых электростанций и многочисленных котельных, работающих на сернистых видах топлива, особенно на угле. Сернистый газ – один из главных компонентов, принимающих участие в образовании кислотных дождей. По своим свойствам бесцветен, ядовит, канцерогенен, имеет острый запах. Диоксид серы в смеси с твердыми частицами и серной кислотой уже при среднегодовом содержании 0,04-0,09 млн. и концентрации дыма 150-200 мкг/м3 приводит к увеличению симптомов затрудненного дыхания и болезней легких. Так при среднесуточном содержании SO2 0,2-0,5 млн. и концентрации дыма 500-750 мкг/м3 наблюдается резкое увеличение числа больных и смертельных исходов.

Малые концентрации SO2 при воздействии на организм раздражают слизистые оболочки, более высокие – вызывают воспаление слизистых носа, носоглотки, трахеи, бронхов, а иногда приводят к носовым кровотечениям. При длительном контакте открывается рвота. Возможны острые отравления со смертельным исходом. Именно сернистый газ был главным действующим компонентом знаменитого Лондонского смога 1952 года, когда погибло большое количество людей.

Предельно допустимая концентрация SO2 -10 мг/м3. порог запаха – 3-6 мг/м3. Первая помощь при отравлении сернистым газом – свежий воздух, свобода дыхания, кислородные ингаляции, промывание глаз, носа, полоскание носоглотки 2% раствором соды.

В черте нашего города выбросы в атмосферу осуществляются котельной и автотранспортом. В основном это углекислый газ, соединения свинца, оксиды азота, серы (сернистый газ), угарный газ (окись углерода), углеводороды, тяжёлые металлы. Месторождения практически не загрязняют атмосферу. Это подтверждают данные.

Но наличие далеко не всех загрязнителей можно определить при помощи фитоиндикации. Однако этот метод обеспечивает более раннее, по сравнению с инструментальным, распознаванием возможностей опасности, исходящей от вредных веществ. Спецификой этого метода является подбор растений – индикаторов, обладающих характерными чувствительными свойствами при контакте с вредными веществами. Методы биоиндикации, с учетом климатических и географических особенностей региона, могут быть успешно применены в качестве составной части отраслевого производственного экологического мониторинга.

Проблема контролирования выброса в атмосферу загрязняющих веществ промышленными предприятиями (ПДК)

Приоритет в области разработки предельно допустимых концентраций в воздухе принадлежит СССР. ПДК – такие концентрации, которые влияют на человека и его потомство прямого или косвенного воздействия, не ухудшают их работоспособности, самочувствия, а также санитарно-бытовых условий жизни людей.

Обобщение всей информации по ПДК, получаемой всеми ведомствами, осуществляется в ГГО – Главной Геофизической Обсерватории. Чтобы по результатам наблюдений определить значения воздуха, измеренные значения концентраций сравнивают с максимальной разовой предельно допустимо концентрацией и определяют число случаев, когда были превышены ПДК, а также во сколько раз наибольшее значение было выше ПДК. Среднее значение концентрации за месяц или за год сравнивают с ПДК длительного действия – среднеустойчивой ПДК. Состояние загрязнения воздуха несколькими веществами, наблюдаемые в атмосфере города, оценивается с помощью комплексного показателя – индекса загрязнения атмосферы (ИЗА). Для этого нормированные на соответствующее значение ПДК и средние концентрации различных веществ с помощью несложных расчетов приводят к величине концентраций сернистого ангидрида, а затем суммируют.

Степень загрязнения воздуха основными загрязняющими веществами находится в прямой зависимости от промышленного развития города. Наибольшие максимальные концентрации характерны для городов с численностью населения более 500тыс. жителей. Загрязнение воздуха специфическими веществами зависит от вида промышленности, развитой в городе. Если в крупном городе размещены предприятия нескольких отраслей промышленности, то создается очень высокий уровень загрязнения воздуха, однако проблема снижения выбросов до сих пор остается нерешенной.

ПДК (предельно допустимые концентрации) некоторых вредных веществ. ПДК, разработанные и утверждённые законодательством нашей страны, - это максимальный уровень содержания данного вещества, который человек может переносить без ущерба для здоровья.

В черте нашего города и за его пределами (на месторождениях) выбросы диоксида серы от производства (0,002-0,006) не превышают ПДК (0,5), выбросы общих углеводородов (менее 1) не превышают ПДК (1) . По данным УНИР концентрация массовых выбросов СО, NO, NO2 от котельных (паровых и водогрейных котлов) не превышает нормы ПДВ.

2. 3. Загрязнение атмосферы выбросами подвижных источников (автотранспорт)

Основной вклад в загрязнение воздуха вносят автомобили, работающие на бензине (в США на их долю приходится около 75%), затем самолеты (примерно 5%), автомобили с дизельными двигателями (около 4%), тракторы и сельскохозяйственные машины (около 4%), железнодорожный и водный транспорт (примерно 2%). К основным загрязняющим атмосферу веществам, которые выбрасывают подвижные источники (общее число таких веществ превышает 40%), относится оксид углерода, углеводороды (примерно 19%) и оксиды азота (около 9%). Оксид углерода (СО) и оксиды азота (NОх) поступают в атмосферу только с выхлопными газами, тогда как не полностью сгоревшие углеводороды (HnCm) поступают как вместе с выхлопными газами (это составляет примерно 60% от общей массы выбрасываемых углеводородов), так и из картера (около 20%), топливного бака (около 10%) и карбюратора (примерно 10%); твердые примеси поступают в основном с выхлопными газами (90%) и из картера (10%).

Наибольшее количество загрязняющих веществ выбрасывается при разгоне автомобиля, особенно при быстром, а также при движении с малой скоростью (из диапазона наиболее экономичных). Относительная доля (от общей массы выбросов) углеводородов и оксида углерода наиболее высока при торможении и на холостом ходу, доля оксидов азота – при разгоне. Из этих данных следует, что автомобили особенно сильно загрязняют воздушную среду при частых остановках и при движении с малой скоростью.

Создаваемые в городах системы движения в режиме "зеленой волны", существенно сокращающие число остановок транспорта на перекрестках, призваны сократить загрязнение атмосферного воздуха в городах. Большое влияние на качество и количество выбросов примесей оказывает режим работы двигателя, в частности, соотношение между массами топлива и воздуха, момент зажигания, качество топлива, отношение поверхности камеры сгорания к ее объему и др. При увеличении отношения массы воздуха и топлива, поступающих в камеру сгорания, сокращаются выбросы оксида углерода и углеводородов, но возрастает выброс оксидов азота.

Несмотря на то, что дизельные двигатели более экономичны, таких веществ, как СО, HnCm, NOх, выбрасывают не более чем бензиновые, они существенно больше выбрасывают дыма (преимущественно несгоревшего углерода), который к тому же обладает неприятным запахом создаваемом некоторыми несгоревшими углеводородами. В сочетании же с создаваемым шумом дизельные двигатели не только сильнее загрязняют среду, но и воздействуют на здоровье человека в гораздо большей степени, чем бензиновые.

Основные источники загрязнения атмосферы в городах – автотранспорт и промышленные предприятия. В то время как промышленные предприятия в черте города неуклонно снижают количество вредных выбросов, автомобильный парк представляет собой настоящее бедствие. Решению этой проблемы поможет перевод транспорта на высококачественный бензин, грамотная организация движения.

Ионы свинца накапливаются в растениях, но не проявляются внешне, т. к. ионы связываются со щавелевой кислотой, образуя оксолаты. Мы же в своей работе использовали фитоиндикацию по внешним изменениям (макроскопическим признакам) растений.

2. 4. Влияние загрязнения атмосферы на человека, растительный и животный мир

Все загрязняющие атмосферный воздух вещества в больше или меньшей степени оказывают отрицательное влияние на здоровье человека. Эти вещества попадают в организм человека преимущественно через систему дыхания. Органы дыхания страдают от загрязнения непосредственно, поскольку около 50% частиц примеси радиусом 0,01-0,1 мкм, проникающие в легкие, осаждаются в них.

Проникающие в организм частицы вызывают токсический эффект, поскольку они: а) токсичны (ядовиты) по своей химической или физической природе; б) служат помехой для одного или нескольких механизмов, с помощью которых нормально очищается респираторный (дыхательный) тракт; в) служат носителем поглощенного организмом ядовитого вещества.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ АТМОСФЕРЫ С ПОМОЩЬЮ

РАСТЕНИЙ-ИНДИКАТОРОВ

(ФИТОИНДИКАЦИЯ СОСТАВА ВОЗДУХА)

3. 1. О методах фитоиндикации загрязнений наземных экосистем

Одним из важнейших направлений экологического мониторинга выступает сегодня фитоиндикация. Фитоиндикация – это один из способов биоиндикации, т. е. оценка состояния окружающей среды по реакции растений. Качественный и количественный состав атмосферы влияет на жизнь и развитие всех живых организмов. Присутствие вредных газообразных веществ в воздухе оказывает различное влияние на растения.

Метод биоиндикации как инструмент наблюдения за состоянием окружающей среды получил в последние годы большое распространение в Германии, Нидерландах, Австрии, Центральной Европе. Необходимость биоиндикации ясна в аспекте контроля за экосистемой в целом. Особую значимость методы фитоиндикации приобретают в черте города и его окрестностей. В качестве фитоиндикаторов используются растения, при этом исследуется целый комплекс их макроскопических признаков.

На основе теоретического анализа и собственных нами сделана попытка описания некоторых оригинальных, доступных в условиях школы методов фитоиндикации загрязнений наземных экосистем на примере изменений внешних признаков растений.

Вне зависимости от видовой принадлежности у растений можно в процессе индикации обнаружить следующие морфологические изменения

Хлороз – бледная окраска листьев между жилками, наблюдаемая у растений на отвалах, оставшихся после добычи тяжёлых металлов, или хвои сосны при слабом воздействии газовых выбросов;

Покраснение – пятна на листьях (накопление антоциана);

Пожелтение краёв и участков листьев (у лиственных деревьев под влиянием хлоридов);

Побурение или побронзовение (у лиственных деревьев это часто показатель начальной стадии тяжёлых некротических повреждений, у хвойных – служит для дальнейшей разведки зон дымовых повреждений);

Некрозы – отмирание участков ткани – важный симптом при индикации (в том числе: точечные, межжилковые, краевые и др.);

Опадение листвы – деформация – обычно происходит после некрозов (например, уменьшение продолжительности жизни хвои, её осыпание, опадение листвы у лип и каштанов под воздействием соли для ускорения таяния льда или у кустарников под действием оксида серы);

Изменение размеров органов растений, плодовитости.

Для того, чтобы определить, о чем же свидетельствуют данные морфологические изменения растений-фитоиндикаторов, мы применяли некоторые методики.

При обследовании повреждений хвои сосны важными параметрами считаются прирост побегов, верхушечные некрозы и продолжительность жизни хвои. Одним из позитивных моментов в пользу данного метода является возможность проводить обследования круглогодично, в том числе и в городской черте.

В изучаемом районе выбирались либо молодые деревья, отстоящие друг от друга на расстоянии 10 – 20 м, либо боковые побеги в четвёртой сверху мутовке очень высоких сосен. В обследовании выявлялись два важных биоиндикационных показателя: класс повреждения и усыхания хвои и продолжительность жизни хвои. В результате экспресс-оценки определилась степень загрязнения воздуха.

В основу описываемой методики были положены исследования С. В. Алексеева, А. М. Беккер.

Для определения класса повреждения и усыхания хвои объектом рассмотрения выступала верхушечная часть ствола сосны. По состоянию хвоинок участка центрального побега (второго сверху) предыдущего года определяли класс повреждения хвои по шкале.

Класс повреждения хвои:

I – хвоинки без пятен;

II – хвоинки с небольшим числом мелких пятен;

III – хвоинки с большим числом чёрных и жёлтых пятен, некоторые из них крупные, во всю ширину хвоинки.

Класс усыхания хвои:

I – нет сухих участков;

II – усох кончик, 2 – 5 мм;

III – усохла 1/3 хвоинки;

IV – вся хвоинка жёлтая или наполовину сухая.

Оценка продолжительности жизни хвои нами делалась по состоянию верхушечной части ствола. Прирост брался за несколько последних лет, причём считается, что за каждый год жизни образуется одна мутовка. Для получения результатов необходимо было определить полный возраст хвои – число участков ствола с полностью сохранённой хвоей плюс доля сохранённой хвои на следующем за ним участке. Например, если верхушечная часть и два участка между мутовками полностью сохранили свою хвою, а на следующем сохранилась половина хвои, то результат будет равен 3,5 (3 + 0, 5= 3,5).

Определив класс повреждения и продолжительность жизни хвои, можно было оценить класс загрязнения воздуха по таблице

В результате проведенных нами исследований хвои сосны на предмет класса повреждения и усыхания хвои выяснилось, что в городе небольшое количество деревьев, у которых наблюдается усыхание кончиков хвои. В основном это был хвоя 3-4 лет жизни, хвоинки были без пятен, но у некоторых наблюдалось усыхание кончика. Сделан вывод, что воздух в черте города чистый.

С использованием данной методики биоиндикации в течение ряда лет можно иметь возможность получить достоверные сведения о газодымовых загрязнениях как в самом городе, так и его окрестностях.

Другими растительными объектами биоиндикации загрязнений наземных экосистем могут выступать:

➢ кресс-салат как тест- объект для оценки загрязнения почвы и воздуха;

➢ лишайниковая растительность – при картировании местности по их видовому многообразию;

Лишайники очень чувствительны к загрязнению воздуха и погибают при высоком содержании в нем угарного газа, соединений серы, азота и фтора. Степень чувствительности у разных видов неодинакова. Поэтому их можно использовать в качестве живых индикаторов чистоты окружающей среды. Данный метод исследования называется лихеноиндикация.

Существует два способа применения метода лихеноиндикации: активный и пассивный. В случае активного метода листовые лишайники типа Гипогимнии выставляются на специальных досках по сетке наблюдений, а позднее определяются повреждения на теле лишайников вредными веществами (пример был взят из данных по определению методом биоиндикации степени загрязнения воздуха близ алюминиевого металлургического завода. Это позволяет сделать непосредственные выводы о существующей в данном месте угрозе растительности. В черте города Когалыма были найдены Пармелия вздутая и Ксантория настенная, но в малых количествах. За пределами города данные виды лишайников встречены в больших количествах, причем с неповрежденными телами.

В случае пассивного метода используется картирование лишайников. Уже в середине 19 столетия наблюдалось такое явление, что в связи с загрязнением воздуха вредными веществами лишайники исчезали из городов. Лишайники могут быть использованы для дифференцированного отображения как участков загрязнения воздушной среды на больших пространствах, так и источников загрязнения, действующих на небольших территориях. Нами была проведена оценка загрязнения воздуха с помощью лишайников-индикаторов. Степень загрязнения воздуха в городе мы оценивали по обилию различных лишайников

В нашем случае были собраны различные виды лишайников как на территории города, так и на прилегающей к городу территории. Результаты были занесены в отдельную таблицу.

Нами отмечено слабое загрязнение в городе и не отмечена зона загрязнения за пределами города. Об этом свидетельствуют найденные виды лишайников. Учитывался также медленный рост лишайников, разреженность крон городских деревьев в отличие от леса, действие прямых солнечных лучей на стволы деревьев.

И все же, растения-фитоиндикаторы говорили нам о слабом загрязнении воздуха в городе. Но чем же? Для того, чтобы определить, каким газом загрязнена атмосфера, мы использовали таблицу № 4 . Выяснилось, что концы хвоинок приобретают бурый оттенок при загрязнении атмосферы сернистым газом (от котельной), а при более сильных его концентрациях происходит гибель лишайников.

Для сравнения мы провели опытные работы, которые показали нам следующие результаты: действительно встречались обесцвеченные лепестки садовых цветков (петуния), но замечено было их небольшое количество, т. к. вегетационные процессы и процессы цветения в нашей местности непродолжительные, а также концентрация сернистого газа некритическая.

Что касается опыта № 2 «Кислотные дожди и растения» то, судя по собранным нами гербарным образцам, встречались листья с некротическими пятнами, но пятна проходили по краю листа (хлороз), а при действии кислотных дождей наблюдается появление бурых некротических пятен по всей пластинке листа.

3. 2. Исследование почвы с помощью растений-индикаторов – ацидофилов и кальцефобов

(фитоиндикация состава почвы)

В процессе исторического развития сложились виды или сообщества растений, связанные с определёнными условиями обитания настолько прочно, что экологические условия могут быть распознаны по присутствию этих видов растений или их сообществ. В этой связи выделены группы растений, связанных с наличием в составе почвы химических элементов:

➢ нитрофилы (марь белая, крапива двудомная, кипрей узколистный и др.);

➢ кальцефилы (лиственница сибирская, мордовник, венерин башмачок, др.);

➢ кальцефобы (вереск, сфагновые мхи, пушица, вейник тростниковидный, плаун сплюснутый, плаун булавовидный, хвощи, папоротники).

В процессе исследования нами было установлено, что на территории города сформировались почвы, бедные азотом. Этот вывод был сделан благодаря отмеченным нами видами следующих растений: кипрей узколистный, клевер луговой, вейник тростниковидный, ячмень гривастый. А в прилегающих к городу лесных районах очень много растений-кальцефобов. Это виды хвощей, папоротников, мхов, пушицы. Представленные виды растений оформлены в гербарную папку.

Кислотность почв определяется наличием следующих групп растений:

Ацидофильные – кислотность почвы от 3,8 до 6,7 (овёс посевной, рожь посевная, седмичник европейский, белоус торчащий, ячмень гривастый, др.);

Нейтрофильные – кислотность почвы от 6,7 до 7,0 (ежа сборная, тимофеевка степная, душица обыкновенная, таволга шестилепестная, др.);

Базофильные – от 7,0 до 7,5 (клевер луговой, лядвенец рогатый, тимофеевка луговая, костёр безостый, др.).

О присутствии кислых почв ацидофильного уровня нам говорят такие виды растений, как клевер луговой, ячмень гривастый, найденные нами на территории города. На небольшом расстоянии от города о таких почвах свидетельствуют виды осок, клюква болотная, подбел. Это виды, которые исторически сложились на влажных и болотистых территориях, исключающие присутствие в почве кальция, предпочитающие только кислые, торфяные почвы.

Другой апробированной нами методикой является изучение состояния берез как индикаторов засолённости почвы в условиях города. Такая фитоиндикация осуществляется с начала июля по август. На улицах и в лесопарковой зоне города встречается береза пушистая. Повреждение листвы березы под действием соли, применяемой для таяния льда, проявляется следующим образом: появляются ярко – жёлтые, неравномерно расположенные краевые зоны, затем край листа отмирает, а жёлтая зона продвигается от края к середине и основанию листа.

Нами были произведены исследования листьев березы пушистой, а также рябины обыкновенной. В результате исследования обнаружен краевой хлороз листьев, точечные вкрапления. Это говорит о 2 степени повреждения (незначительной). Результат такого проявления – внесение соли для таяния льда.

Анализ видового состава флоры в контексте определения химических элементов и кислотности почвы в условиях экологического мониторинга выступает как доступный и простейший метод фитоиндикации.

В заключение отметим, что растения выступают важными объектами биоиндикации загрязнений экосистем, а исследования их морфологических признаков при распознавании экологической обстановки является особенно эффективным и доступным в черте города и его окрестностях.

4. Выводы и прогнозы:

1. На территории города методом фитоиндикации и лихеноиндикации выявлено слабое загрязнение воздушной среды.

2. На территории города методом фитоиндикации выявлены кислые почвы. При наличии кислых почв для улучшения плодородности использовать известкование по навеске (расчетным способом), вносить доломитовую муку.

3. На территории города выявлено незначительное загрязнение (засоление) почвы соляными смесями против дорожного обледенения.

4. Одной из сложных проблем промышленности является оценка комплексного влияния различных загрязняющих веществ и их соединений на окружающую среду. В этой связи представляется чрезвычайно важной оценка здоровья экосистем и отдельных видов с помощью биоиндикаторов. В качестве биоиндикаторов, позволяющих наблюдать за загрязнением атмосферы на промышленных объектах и в городских условиях, мы можем рекомендовать:

➢ Листоватый лишайник Гипогимния вздутая, который наиболее чувствителен к кислотным загрязнителям, сернистому газу, тяжелым металлам.

➢ Состояние хвои сосны для биоиндикации газодымовых загрязнений.

5. В качестве биоиндикаторов, позволяющих оценить кислотность почв и наблюдать за загрязнением почвы на промышленных объектах и в городских условиях, можно рекомендовать:

➢ Городские виды растений: клевер луговой, ячмень гривастый для определения кислых почв ацидофильного уровня. На небольшом расстоянии от города о таких почвах свидетельствуют виды осок, клюква болотная, подбел.

➢ Береза пушистая как биоиндикатор антропогенной засоленности почв.

5. Широкое применение метода биоиндикации предприятиями позволит более оперативно и достоверно оценивать качество природной среды и в комплексе с инструментальными методами стать существенным звеном в системе промышленного экологического мониторинга (ПЭМ) объектов промышленности.

При реализации систем промышленного экологического мониторинга немаловажно учитывать экономические факторы. Стоимость приборов и аппаратов для ПЭМ только для одной линейной КС составляет 560 тысяч рублей