Калинин А.А. (рук.) Безопасность жизнедеятельности

Подождите немного. Документ загружается.

751

Таблица 1

Экологические последствия радиоактивного загрязнения (по Ю.В. Новикову)

Основные круп-

номасштабные

эффекты (пора-

жающие факторы)

Возможные экологические

последствия

1 2

Загрязнение био-

сферы радиоак-

тивными продук-

тами

Лучевое (

-излучение)

поражение экосистем, изме-

нение электрических

свойств атмосферы

Загрязнение атмо-

сферы аэрозоль-

ными продуктами

Изменение радиационных

свойств атмосферы, измене-

ние погоды и климата,

ухудшение состояния экоси-

стем из-за уменьшения сол-

нечного излучения.

Загрязнение атмо-

сферы различными

газообразными

веществами (мета-

ном, этиленом)

Изменение радиационных

свойств атмосферы, измене-

ния погоды и климата, на-

рушение озонового слоя.

Изменение альбе-

до земной поверх-

ности

Изменение климата

В результате поверхностного стока радионуклиды могут скапливаться

в понижениях местности, ложбинах и других аккумулятивных элементах

рельефа. Нуклиды поступают в растения и энергично мигрируют по пище-

вым ценам. Почвенные микроорганизмы также аккумулируют радиоактив-

ные элементы. Изучение поведения радионуклидов представляет собой осо-

бое значение в связи с их попаданием в цепь “почва-растение-животное-

человек”.

По масштабам поступления радионуклидов в фитосферу растительные

сообщества располагаются в следующий ряд: ковыльная степь→мятликово-

овсяницевый луг→разнотравно-злаковый луг. Максимальным накоплением

радионуклидов характеризуются семейства злаковых, затем разнотравье, ме-

нее всего нуклидов накапливают бобовые.

Особо важное значение для заражения местности имеют следующие

радиоактивные элементы: цезий – 137, уран, радий, стронций – 90. Цезий-137

особенно прочно закрепляется минералами, слюдами и тяжелой по грануло-

752

метрическому составу почвой. Положение цезия-137 возрастает с увеличени-

ем гумуса в почве. Радий и уран хорошо сорбируют минералы и почти все

формы железа. Стронций-90 легко адсорбируется почвой за счет катионного

обмена или закрепляется органическим веществом почв с образованием не-

растворимых соединений. Орошение и интенсивная обработка почв могут

ускорить процесс его вымывания вниз по профилю.

Как правило, в сельскохозяйственных культурах обнаруживают 0,1-1

% от общего содержания стронция-90 в почвах; меньше – в листьях и незна-

чительные количества в плодах и зернах. По трофическим цепям стронций-

90 легко передается животным и человеку, имеет свойство накапливаться в

костях и приносит большой вред здоровью.

Воздействие на организм человека

Ионизирующие излучения, проникая в организм человека, могут стать

причиной тяжелых заболеваний. Радиационный эффект может привести к

таким серьезным заболеваниям, как лучевая болезнь, белокровие (лейке-

мия), злокачественные опухали, заболевание кожи. Могут возникнуть и гене-

тические последствия, ведущие к наследственным заболеваниям. Под радиа-

ционным эффектом понимают физические, химические и биологические пре-

вращения вещества при взаимодействии с ним ионизирующих излучений.

Ионизация живой ткани приводит к разрыву молекулярных связей и

изменению химической структуры соединений. Изменения в химическом со-

ставе молекул приводит к гибели клеток. В живой ткани происходит расщеп-

ление воды на атомарный водород и гидроксильную группу, которые обра-

зуют новые химические соединения, не свойственные здоровой ткани. В ре-

зультате происшедших изменений нормальное течение биохимических про-

цессов и обмен веществ нарушаются.

Облучение может быть внешним и внутренним. Характер повреждений

и их тяжесть определяются поглощенной энергией излучения, зависящей,

прежде всего от мощности, поглощенной дозы, а также вида излучения, про-

должительности облучения, биологических особенностей и размеров облу-

чаемой части тела и индивидуальной чувствительности организма. Заболева-

ния, вызванные радиацией, могут быть острыми и хроническими. Острые по-

ражения приводят к острой лучевой болезни (ОЛБ), группировка которой

представлена в табл. 2.

753

Таблица 2

Клиническая форма и степень тяжести острой лучевой болезни, вызванной

внешним равномерным облучением

До-

за, рад

Доза,

гр.

Клиниче-

ская

форма

Степень

тяжести

Прогноз

для жизни

100-

200

1-2 Костно-

мозговая

1 (легкая) Весьма

благопри-

ятный

200-

400

2-4 -

“-

П (сред-

няя)

Относи-

тельно

благопри-

ятный

400-

600

4-6 Ш (тяже-

лая)

Сомни-

тельный

600-

1000

6-10 1У (край-

не тяже-

лая)

Неблаго-

приятный

1000

2000

10-20 Кишеч-

ная

Весьма

неблаго-

приятный

2000

8000

20-80 Сосуди-

стая

-“- -“-

800

Цереб-

ральная

-“- -“-

- При облучении в указанном диапазоне доз развивается ОЛБ, которая

может быть охарактеризована как переходная форма между костномозговой

и кишечной.

Безопасность для человека считается доза 1 м Зв/год (в Зв измеряется

эквивалентная доза, в Гр – поглощенная доза, для γ и β, рентгеновских из-

лучений 1 Зв=1 Гр), так как эта величина не превышает фоновые облучения

за год и соответствует риску погибнуть при стихийных бедствиях, несчаст-

ных случаях, равному 10

-4

в год.

Естественный радиоактивный фон существовал всегда. Он создается

космическими лучами (0,37 мЗв/год), радиоактивными веществами, распре-

деленными на Земле и верхнем слое почвы (0,38 мЗв/год), находящимися в

воде, воздухе, продуктах питания (1,35 мЗв/год). Наиболее весом вклад радо-

на, который высвобождается из земли (1 мЗв/год). В кирпичных и железобе-

тонных зданиях радиоактивный фон (0,8-1 мЗв/год) создается строительными

материалами. Естественный фон усиливает техногенный фон, который созда-

754

ется искусственными источниками ионизирующих излучений (АЭС, радио-

активные изотопы, выбросы в атмосферу тепловых электростанций, меди-

цинские обследования и др.). Этот фон дает в год еще, примерно, 0,2 мЗв.

Опасность лучевого поражения зависит от того, какой орган подверга-

ется облучению. Выделяют три группы критических органов (табл. 3).

Таблица 3

Группы критических органов

Груп-

па

Орган, ткань, часть тела

I Все тело, красный костный мозг

П Мышцы, щитовидная железа, жировая

ткань, печень, почки, селезенка, желу-

дочно-кишечный тракт, легкие, хруста-

лики глаз

Ш Кожный покров, костная ткань, кисти

предплечья, лодыжки, стопы

Годовые дозовые пределы для категорий населения А и Б приведены в

табл. 4.

Таблица 4

Годовые дозовые пределы, мЗв (бэр)

Группа крити-

ческих органов

Предельно-допустимая

доза (ПДД)

Предел

дозы

(ПД)

I 50 (5) 5 (0,5)

П 150 (15) 15 (1,5)

Ш 300 (30) 30 (3)

бэр – единица измерения эквивалентной дозы облучения: 1Зв=100 бэр

По избирательной способности накапливаться в отдельных критических

органах (при внутреннем облучении) радиоактивные вещества можно раз-

делить на три группы: 1) олово, сурьма, теллур, ниобий, полоний и др.

равномерно распределяются в организме; 2) лантан, церий, актиний, тео-

755

рий и др. накапливаются, в основном, в печени; 3) уран, радий, цирконий,

плутоний, стронций и др. накапливаются в скелете.

Индивидуальная чувствительность организма сказывается при малых

дозах облучения (< 50 м Зв/год), при увеличении дозы она проявляется в

меньшей степени. Организм наиболее устойчив к облучению в возрасте 25-30

лет. Заболевание нервной системы и внутренних органов снижает сопротив-

ляемость организма облучению.

При определении доз облучения основными являются сведения о коли-

чественном содержании радиоактивных веществ в теле человека, а не данные

о концентрации их в окружающей среде.

2.2. ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ И ЧЕЛОВЕКА

ТОКСИЧНЫХ ВЕЩЕСТВ

На промышленных предприятиях различных отраслей используются

громадные количества разнообразных химических веществ, в том числе,

опасных и вредных для здоровья и жизни людей и биосферы в целом.

Хлор, аммиак, фтористый водород, формальдегид и другие вещества в ог-

ромных количествах используются в технологических процессах. На

складах типового химического комбината хранятся сотни тонн потенци-

ально токсичных продуктов. Кроме того, большое их количество транс-

портируется в железнодорожных цистернах, по магистральным трубопро-

водам. К сожалению, аварийные ситуации, сопровождающиеся выливами

или выбросами в атмосферу, гидросферу и литосферу нередки.

Воздействие на окружающую среду

756

Характер и степень влияния химических загрязняющих веществ на об-

щую экологическую обстановку отдельные биогео-

ценозы неодинаковы в различных природных зонах и даже по отношению

к отдельным видам растений и животных. Вследствие этого наряду с об-

щими проявлениями опасных токсико-экологических ситуаций нередко

возникают частные и локальные нарушения природной среды.

Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняющими

атмосферу, являются: оксид углерода, диоксид серы, оксид азота, углево-

дороды и пыль. Ниже приведены ежегодные выделения в атмосферу

вредных веществ:

Вещество

Тв.

ч.

СО СО

СnH

NOx Sox

Содержа-

ние в вы-

бросах,

млрд.т/го

Естест-

венных

Антропо-

генных

3,7

1,0

5,00

0,30

4,85

18,3

2,60

0,088

0,770

0,053

0,65

0,10

Доля ан-

тропо-

генных

примесей

от общих,

21 5,7 3,6 3,3 6,5 13,3

*- твердые частицы (зола, пыль и др.)

757

Рассмотрим влияние на компоненты биосферы наиболее опасных загряз-

няющих элементов.

Влияние газопылевых выбросов и тяжелых металлов на

растительность и почву

Под влиянием газопылевых выбросов, загрязняющих

атмосферный воздух и почву, наблюдается нарушение и даже

полное уничтожение естественных фитоценозов.

Повышается кислотность почв, содержание тяжелых металлов, увеличи-

вается концентрация токсичных веществ в почвенно-грунтовых водах, реках,

прудах, озерах. Зона максимального загрязнения почвенного покрова, угне-

тения и гибели растений за счет газопылевых выбросов имеет протяженность

до 5-10 км от источника выбросов, а нередко до нескольких десятков кило-

метров.

При газопылевых выбросах промышленными предприятиями поступ-

ление тяжелых металлов в растения может происходить как воздушным пу-

тем с пылью, оседающей на листья и стебли, так и за счет поглощения из

почвы вследствие повышения в ней содержания тяжелых металлов. На по-

верхности листьев вблизи источника может оседать около 30 % от общего

количества тяжелых металлов. В понижениях и с наветренной стороны это

количество может возрастать до 60 %.

Растения обладают определенными защитными функциями от неблаго-

приятных воздействий. Так, например, об этом свидетельствуют соотноше-

ния накопления меди в почвах и растениях. Если содержание меди в загряз-

ненных почвах вблизи медеплавильного завода увеличивается в 25-40 раз по

сравнению с фоном, то возрастание содержания меди в растениях техноген-

ных ландшафтов не столь значительно: от 4-кратного (хвоя, сосны) до 9-

кратного (в хвоще).

Растительный покров в зоне действия, например, предприятий Нориль-

ского комбината испытывает сильное воздействие газопылевых выбросов

даже на расстоянии до 60-70 км от источников: повреждение и частичная ги-

бель древесных пород, полное выпадение лишайников. Огромные участки

лесотундры представлены в этом регионе мертвыми деревьями и частично

уцелевшим подростом лиственницы и хорошо развитым травянистым покро-

вом. Наиболее устойчивы к выбросам ива, карликовая береза, кустарники, а

также ежегодно обновляющийся травянистый покров.

Сильные загрязнения тяжелыми металлами обнаружены вокруг круп-

ных предприятий цветной металлургии, суперфосфатных заводов, вблизи ав-

тострад. Тяжелые металлы (свинец, кадмий, медь, цинк), поступающие на

758

поверхность почвы, накапливаются в почвенной толще, особенно в верхних

гумусовых горизонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреб-

лении растениями, эрозии и дефляции. Первый период полуудаления (т.е.

удаления половины от начальной концентрации) тяжелых металлов значи-

тельно варьирует для различных элементов, но составляет весьма продолжи-

тельные периоды времени: для Zn – от 70 до 510 лет; для Cd – от 13 до 110

лет; для Си – от 310 до 1500 лет и для Рв - от 740 до 5900 лет.

Тяжелые металлы существенно влияют на численность, видовой состав

и жизнедеятельность почвенной микрофлоры. Они ингибируют процессы

минерализации и синтеза различных веществ в почве, подавляют дыхание

почвенных микроорганизмов, вызывают микробостатический эффект, спо-

собствуют проявлению мутагенных свойств.

Нефть и нефтепродукты

Самым распространенным загрязняющим веществом гидросферы явля-

ется нефть и нефтепродукты. Если учесть, что в Мировой океан и поверхно-

стные воды суши ежегодно привносится 15-17 млн.т нефти и нефтепродук-

тов, а 1 т нефти покрывает тонкой пленкой акваторию со средней площадью

12 км

, то потенциально 150-180 млн. км

поверхности Мирового океана ка-

ждый год покрывается нефтяной пленкой. Мономолекулярный слой нефти на

50 % снижает газопропускание, и нефтяные загрязнения препятствуют нор-

мальному газо- и теплообмену между атмосферой и гидросферой. Эти нару-

шения способны вызвать неконтролируемые изменения климата планеты, а

массовая гибель фитопланктона, который продуцирует около 70 % кислоро-

да, может привести к серьезным нарушениям баланса кислорода на Земле.

Принято общее воздействие нефтепродуктов на состояние гидробио-

нтов (водного биоценоза) подразделять на пять категорий: 1) непосредствен-

ное отравление организмов с летальным исходом; 2) серьезные нарушения

физиологической активности гидробионтов; 3) прямое обволакивание птиц и

морских животных нефтепродуктами; 4) болезненные изменения в организ-

мах, вызванные внедрением углеводородов; 5) изменение химических, био-

логических и биохимических свойств среды обитания.

Массовая гибель морских организмов отмечается, как правило, в при-

брежных районах, где их обитает очень много. При загрязнении морской

воды вдали от берегов, на больших глубинах, токсичные нефтяные фрак-

ции успевают частично испариться, частично разбиваться водой до менее

опасных концентраций. В акваториях с замедленным водообменом (зали-

759

вы, бухты) наблюдается почти полное уничтожение морской флоры и

фауны. Нефтяные разливы в реках создают в межсезонный период непро-

ходимый барьер для некоторых видов рыб, чувствительных к углеводо-

родному загрязнению.

Попадание нефтепродуктов в почву также вызывает негативные по-

следствия. В зависимости от количества нефтепродуктов, попадающих в

почву, наблюдаются заметные изменения физико-химических свойств почв,

снижается их продуктивность. Посев растений сразу после загрязнения со-

провождается гибелью растений. Даже через год после внесения нефти на

этих участках не удалось получить урожай, так как всхожесть семян состави-

ла менее 50 %.

В биогеоценозах осуществляются процессы самоочищения от нефти,

причем скорость этого процесса зависит от биоклиматической обстановки.

Так, в серо-коричневых солонцеватых почвах в условиях недостаточного ув-

лажнения содержание нефти за 12 месяцев снизилось на 65 %. В подзоли-

стых почвах, в условиях переувлажнения содержание нефти снижалось бы-

стрее. Зная естественные механизмы и скорость самоочищения почв, можно

разрабатывать методы очистки почв от загрязнения нефтью и нефтепродук-

тами.

Загрязнение биогеоценозов оксидами углерода и серы

При чрезвычайных ситуациях (пожары, взрывы,

аварии на ТЭЦ и других объектах) в биосферу поступает большое количество

СО

, СО, SO

. Ежегодно количество СО

в атмосфере может повыситься

на 20 %. Такое повышение концентрации СО

в атмосфере приводит к серь-

езным последствиям для биосферы и человека. Изменяется прозрачность

воздуха, альбедо (отражательная способность), что ведет к изменению энер-

гетического баланса Земли.

Диоксид углерода СО

поглощает около 18 % теплоты, которую пла-

нета отдает в пространство (“парниковый эффект”). Считается, что при воз-

растании содержания СО

в воздухе вдвое среднегодовая температура атмо-

сферы повысится на 3-5

С, особенно в северном полушарии, что вызовет

массовое таяние льдов Арктики, подъем среднего уровня Мирового океана на

5-6 м, затопление значительных территорий, прибрежных низменностей и

другие негативные последствия.

760

Одним из наиболее токсичных веществ, загрязняющих атмосферу, яв-

ляется оксид углерода СО, который активно взаимодействует с гемоглоби-

ном крови и уже при очень низкой концентрации снижает ее способность пе-

реносить кислород. Основную массу глобальных выбросов СО дают двигате-

ли внутреннего сгорания: 94,5 % технического СО выбрасывает в атмосферу

в северном полушарии, причем 81 % этого количества приходится на страны

Северной Америки и Западной Европы, в том числе около 50 % мирового

выброса СО приходится на США.

Оксид углерода СО – химически довольно инертный газ: в тропосфере

он очень медленно окисляется кислородом и озоном воздуха. Он также мо-

жет накапливаться в почвах, где также подвергается процессу окисления и в

глобальном масштабе преобладают процессы окисления СО, а не продуциро-

вания.

Диоксид серы SO

составляет более 95 % всех техногенных выбросов

серосодержащих веществ в атмосферу. Наиболее сильно загрязнено Север-

ное полушарие Земли. Диоксид сери оказывает вредное влияние на растения.

Поступая внутрь листа при дыхании, SO

угнетает жизнедеятельность кле-

ток. При этом листья растений сначала покрываются бурыми пятнами, а по-

том засыхают.

В атмосфере SO

окисляется до SO

С водой SO

образует серную ки-

слоту, которая с металлами, имеющимися в атмосфере, образует сульфаты.

Серная кислота и сульфаты выпадают в водоемы и на почву в виде кислых

атмосферных осадков, которые наносят непоправимый вред водным экоси-

стемам, растительному и животному миру, строительным материалам и т.д.

Воздействие токсичных веществ на человека

В мире используют большое количество разнообразных химиче-

ских веществ, многие из которых оказывают неблагоприятное влияние на

здоровье человека. Массовые острые отравления и летальные исходы во мно-

го раз увеличиваются при чрезвычайных ситуациях (выбросы, пожары, взры-

вы, стихийные бедствия).

Действия различных вредных веществ на человека во многом зависит

от химической структуры и свойств вещества, концентрации его в воздухе,

воде, почве. Пути поступления вредных веществ различны: ингаляционный

(через органы дыхания), через кожу, с пищей, водой. Также различны и пути

выведения токсичных веществ: через почки, желудочно-кишечный тракт, ор-

ганы дыхания.

Токсические вещества в зависимости от их свойств и экспозиции (дей-

ствующей концентрации и времени воздействия) могут вызывать острые и

хронические отравления. Острые интоксикации, как правило, развиваются

при аварийных ситуациях, в случае грубого нарушения технологического