Организация и проведение исследований по влиянию природных загрязнителей на состояние здоровья животных и человека

ФГОУ  ВПО «Вятская Государственная 

Сельскохозяйственная  академия»

Кафедра разведения и кормления сельскохозяйственных животных 

Реферат

на тему:

«Организация  и проведение исследований по влиянию  природных загрязнителей на состояние здоровья животных и человека 
 
 
 
 
 

                                                                                    Выполнила: студентка 

                                                                                   биологического факультета

                                                                          5 курса группы БЗ-510

                                                             Ширяева А. В. 

                                                                            Проверил: Бузмакова Е. Д. 

Киров 2011 г.

Оглавление

Введение………………………………………………………………………..3

1. Загрязнения окружающей среды……………………………………….4
1. Загрязнение атмосферы……………………………………………5
2. Загрязнение почвы………………………………………………...6
3. Загрязнение воды………………………………………………….7
2. Методологические проблемы определения содержания понятий"окружающая среда" и "здоровье населения"………………11

Заключение…………………………………………………………………….19

Список использованной литературы…………………………………………20 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Загрязнение окружающей среды имеет почти  такую же долгую историю, что и  история самого человечества. Долгое время первобытный человек мало чем отличался от других видов  животных и в экологическом смысле находился в равновесии с окружающей средой. К тому же численность человечества была невелика.

     С течением времени в результате развития биологической организации людей, их умственных способностей, человеческий род выделился среди других видов: возник первый вид живых существ, воздействие которых на все живое  представляет собой потенциальную  угрозу равновесию в природе.

     Можно считать, что «вмешательство человека в природные процессы за это время  выросло не менее чем в 5000 раз, если это вмешательство вообще можно оценить»

     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 объём  этого вмешательства, оно стало  выражать разнообразные проявления 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.

     В связи с важностью поставленного  вопроса автор настоящей работы постарается, проанализировав сложившуюся  экологическую обстановку в мире, рассмотреть основные виды природных  загрязнений, их влияние и масштаб  воздействия на окружающую природную  среду, а также возможные способы  решения рассматриваемой проблемы. 

1. Загрязнения окружающей среды

  Под загрязнением окружающей среды следует  понимать «изменение свойств среды (химических, механических, физических, биологических и связанных с  ними информационных), происходящие в  результате естественных или искусственных  процессов и приводящие к ухудшению  функций среды по отношению к  любому биологическому или технологическому объекту». Используя различные элементы окружающей среды в своей деятельности, человек изменяет её качество. Часто эти изменения выражаются в неблагоприятной форме загрязнения.

  Загрязнение окружающей среды — это поступление  в нее вредных веществ, могущих  нанести ущерб здоровью человека, неорганической природе, растительному  и животному миру или стать  помехой в той или иной человеческой деятельности. Конечно, загрязнения, вызванные  деятельностью людей (их называют антропогенными), надо отличать от естественных загрязнений. Обычно, говоря о загрязнении, имеют  в виду именно антропогенное загрязнение  и оценивают его, сравнивая мощности естественных и антропогенных источников загрязнения.

  Из-за больших количеств поступающих  в среду отходов человеческой деятельности способность окружающей среды к самоочищению находится  на пределе. Значительная часть этих отходов чужда природной среде: они либо ядовиты для микроорганизмов, разрушающих сложные органические вещества и превращающих их в простые  неорганические соединения, либо вообще не разрушаются и поэтому накапливаются  в различных частях окружающей среды. Даже те вещества, которые привычны для окружающей среды, поступая в  нее в слишком больших количествах, могут изменять ее качества и воздействовать на экологические системы. Влияние человека на природу ощущается практически везде. 

1. Загрязнение атмосферы

     Существует два главных источника загрязнения атмосферы: естественный и антропогенный.

     Естественный источник - это вулканы, пыльные бури, выветривание, лесные пожары, процессы разложения растений и животных.

Антропогенные, в основном делят на три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем, загрязнении воздуха  сильно различается в зависимости  от места.

     Сейчас  общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнения - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают  в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают  в воздух оксиды 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.

     По  данным ученых, ежегодно в мире в результате деятельности человека в атмосферу поступает 25,5 млрд т оксидов углерода, 190 млн т оксидов серы, 65 млн т оксидов азота, 1,4 млн т хлорфторуглеродов (фреонов), органические соединения свинца, углеводороды, в том числе канцерогенные (вызывающие заболевание раком).

2. Загрязнение почвы

     Почти все загрязняющие вещества, которые  первоначально попали в атмосферу, в конечном итоге оказываются  на поверхности суши и воды. Оседающие  аэрозоли могут содержать ядовитые тяжелые металлы — свинец, кадмий, ртуть, медь, ванадий, кобальт, никель. Обычно они мало­подвижны и накапливаются  в почве. Но в почву попадают с  дождями также кислоты. Соединяясь с ними, металлы могут переходить в растворимые соединения, доступные  растениям. В растворимые формы  переходят также вещества, постоянно  присутствующие в почвах, что иногда приводит к гибели растений. Примером может служить весьма распространенный в почвах алюминий, растворимые соединения которого поглощаются корнями деревьев. Алюминиевая болезнь, при которой  нарушается структура тканей растений, оказывается для деревьев смертельной.

     С другой стороны, кислые дожди вымывают необходимые для растений питательные  соли, содержащие азот, фосфор и калий, что снижает плодородие почв. Повышение  кислотности почв из-за кислых дождей губит полезные почвенные микроорганизмы, нарушает все микробиологические процессы в почве, делает невозможным существование  ряда растений и иногда оказывается  благоприятным для развития сорняков.

Все это можно  назвать непреднамеренным загрязнением почв.

     Но  можно говорить и о преднамеренном загрязнении почвы. Начнем с применения минеральных удобрений, вносимых в  почву специально для повышения  урожайности сельскохозяйственных культур. Ясно, что после снятия урожая почва нуждается в восстановлении плодородия. Но чрезмерное использование удобрений приносит вред. Оказалось, что при увеличении дозы удобрений урожайность сначала быстро растет, но затем прирост становится все меньше и наступает момент, когда дальнейшее увеличение дозы удобрений не дает никакого прироста урожайности, а в избыточной дозе минеральные вещества могут оказаться для растений токсичными. Тот факт, что прирост урожайности резко уменьшается, говорит о том, что растения не усваивают излиш­ков питательных веществ.

     Избыток удобрений выщелачивается и смывается  с полей талыми и дождевыми водами (и оказывается в водоемах суши и в море). Излишние азотные удобрения в почве распадаются, и газообразный азот выделяется в атмосферу, а органическое вещество гумуса, составляющего основу плодородия почвы, разлагается на углекислый газ и воду. Поскольку органическое вещество не возвращается в почву, гумус истощается и почвы деградируют. Особенно сильно страдают крупные зерновые хозяйства, не имеющие отходов животноводства.

     Кроме нарушения структуры и обеднения  почв, избыток нитратов и фосфатов приводит к серьезному ухудшению  качества продуктов питания людей. Некоторые растения (например, шпинат, салат) способны накапливать нитраты  в больших количествах. 

3. Загрязнение воды

     Каждому ясно, как велика роль воды в жизни  нашей планеты и в особенности  в существовании биосферы.

     Биологическая потребность человека и животных в воде за год в 10 раз превышает  их собственную массу. Еще более  внушительны бытовые, промышленные и сельскохозяйственные нужды человека. Так, «для производства тонны мыла требуется 2 тонны воды, сахара — 9, изделий  из хлопка — 200, стали 250, азотных удобрений  или синтетического волокна —  600, зерна — около 1000, бумаги — 1000, синтетического каучука — 2500 тонн воды». 

Использованная  человеком вода в конечном счете  возвращается в природную среду. Но, кроме испарившейся, это уже  не чистая вода, а бытовые, промышленные и сельскохозяйственные сточные  воды, обычно не очищенные или очищенные  недостаточно. Таким образом происходит загрязнение пресноводных водоемов — рек, озер, суши и прибрежных участков морей.

     Современные методы очистки вод, механической и  биологической, далеки от совершенства.. «Даже после биологической очистки  в сточных водах остается 10 процентов  органических и 60—90 процентов неорганических веществ, в том числе до 60 процентов  азота, 70 —фосфора, 80 — калия и  почти 100 процентов солей ядовитых тяжелых металлов».

Различают три  вида загрязнения вод — биологическое, химическое и физическое.

     Биологическое загрязнение создается микроорганизмами, в том числе болезнетворными, а также органическими веществами, способными к брожению. Главными источниками  биологического загрязнения вод  суши и прибрежных вод морей являются бытовые стоки, которые содержат фекалии, пищевые отбросы, сточные  воды предприятий пищевой промышленности (бойни и мясоком­бинаты, молочные и сыроваренные заводы, сахарные заводы и т. п.), целлюлозно-бумажной и химической промышленности, а в сельской местности — стоки крупных животноводческих комплексов. Биологическое загрязнение может стать причиной эпидемий холеры, брюшного тифа, паратифа и других кишечных инфекций и различных вирусных инфекций, например гепатита. 

     Химическое  загрязнение создается поступлением в воду различных ядовитых веществ. Основные источники химического  загрязнения — это доменное и  сталелитейное производство, предприятия  цветной металлургии, горнодобывающая, химическая промышленность и в большой  мере экстенсивное сельское хозяйство. Кроме прямых сбросов сточных вод в водоемы и поверхностного стока, надо учитывать также попадание загрязнителей на поверхность воды непосредственно из воздуха.

     В последние годы существенно увеличилось  поступление в поверхностные  воды суши нитратов из-за нерационального  применения азотных удобрений, а  также из-за увеличения выбросов в  атмосферу с выхлопными газами автомобилей. Это же относится и к фосфатам, для которых, помимо удобрений, источником служит все более широкое применение различных моющих средств. Опасное  химическое загрязнение создают  углеводороды — нефть и продукты ее переработки, которые попадают в  реки и озера как с промышленными  сбросами, в особенности при добыче и транспортировке нефти, так  и в результате смыва с почвы  и выпадения из атмосферы.

     Чтобы сделать сточные воды более или  менее пригодными для использования, их подвергают многократному разбавлению. Но правильнее было бы сказать, что  при этом чистые природные воды, которые могли быть использованы для любых целей, в том числе  для питья, становятся менее пригодными для этого, загрязненными.

     Разбавление сточных вод снижает качество воды в природных водоемах, но обычно не достигает своей главной цели — предотвращения вреда для здоровья людей. Дело в том, что вредные  примеси, содержащиеся в воде в ничтожных  концентрациях, накапливаются в  некоторых организмах, употребляемых  людьми в пищу. Сначала ядовитые вещества попадают в ткани мельчайших планктонных организмов, затем они  накапливаются в организмах, которые  в процессе дыхания и питания  фильтруют большое количество воды (моллюски, губки и т. п.) и в конечном итоге как по пищевой цепи, так и в процессе дыхания концентрируются в тканях рыб. В результате концентрация ядов в тканях рыб может стать больше, чем в воде, в сотни и даже тысячи раз.

     Разбавление промышленных стоков и тем более  растворов удобрений и пестицидов с сельскохозяйственных полей происходит часто уже в самих природных  водоемах. Если водоем непроточный  или слабопроточный, то сброс в  него органических веществ и удобрений  ведет к переизбытку питательных  веществ и зарастанию водоема. Сначала  в таком водоеме накапливаются  питательные вещества и бурно  разрастаются водоросли. После их отмирания  биомасса опускается на дно, где происходит ее минерализация с потреблением большого количества кислорода. Условия  в глубинном слое такого водоема  становятся непригодными для жизни  рыб и других организмов, нуждающихся  в кислороде. Когда весь кислород исчерпан, начинается бескислородное брожение с выделением метана и сероводорода. Тогда происходит отравление всего  водоема и гибель всех живых организмов (кроме некоторых бактерий). Такая  незавидная судьба грозит не только озерам, в которые сбрасываются бытовые  и промышленные стоки, но и некоторым  замкнутым и полузамкнутым морям. 

Физическое загрязнение  вод создается сбросом в них  тепла или радиоактивных веществ. Тепловое загрязнение связано главным  образом с тем, что используемая для охлаждения на тепловых и атомных  электростанциях вода (и соответственно около 1/3 и 1/2 вырабатываемой энергии) сбрасывается в тот же водоем. Вклад в тепловое загрязнение вносят также некоторые  промышленные предприятия

     При значительном тепловом загрязнении  рыба задыхается и погибает, так  как ее потребность в кислороде  растет, а растворимость кислорода  уменьшается. Количество кислорода в воде уменьшается еще и потому, что при тепловом загрязнении происходит бурное развитие одноклеточных водорослей: вода «зацветает» с последующим гниением отмирающей растительной массы. Кроме того, тепловое загрязнение существенно повышает ядовитость многих химических загрязнителей, в частности тяжелых металлов.

     Загрязнение океанов и морей происходит вследствие поступления загрязняющих веществ с речным стоком, их выпадения из атмосферы и, наконец, благодаря хозяйственной деятельности человека непосредственно на морях и океанах. 

2. Методологические  проблемы определения содержания понятий "окружающая среда" и "здоровье населения"

     Решение проблем получения обоснованных оценок влияния экологических факторов на население во многом затрудняется из-за отсутствия четких подходов к  определению содержания понятий  окружающая среда, состава и силы оказываемых ею воздействий на человека, структуры и уровней наносимого ему ущерба. В целом, не вызывает сомнений, что природная (экологическая) составляющая представляет собой лишь один из элементов многогранного  понятия, характеризующего "условия  жизнедеятельности", "качество жизни", "качество среды обитания" в  широком его понимании и охватывающего  социально-экономические, политические, культурные, экологические условия  существования человека. Их часто  пытаются выразить через более конкретизированные условия труда, быта, отдыха, уровни материального обеспечения и  потребления, состояния сфер здравоохранения, образования, природной среды обитания, которые формируют многие социальные качества индивидуума и влияют на состояние его здоровья, продолжительности жизни.

     Наибольшие  сложности вызывает проблема определения  природной (экологической) составляющей жизнедеятельности. Попробуем раскрыть и структурировать ее содержание с целью выработки дальнейших подходов к оценке влияния на человека и обоснованию мер по устранению его негативных последствий.

     Под окружающей природной средой (ОПС) понимают комплекс абиотической (не связанной  своим происхождением с жизнедеятельностью ныне живущих организмов), биотической (обязанной своим происхождением ныне существующим организмам) сред, представляющих собой сочетание природных и  природно-антропогенных элементов, оказывающих непосредственное и  опосредованное воздействие на человека и естественно-ресурсные экологические  показатели функционирования народнохозяйственных объектов различного уровня и народного  хозяйства в целом в настоящем  и будущем.

     К важнейшим компонентам (составным  частям) ОПС с точки зрения жизнедеятельности  человека, относятся атмосфера (воздух), гидросфера (вода), литосфера (земля, почва) и различные виды ресурсов (минеральные, органические, энергетические и т.п.). При этом запасы воздуха, воды и почвы  также могут рассматриваться  как ресурсы. Однако если любой ресурс оценивается, прежде всего, с позиции  своей народнохозяйственной полезности и запаса, то у этих трех компонентов  не менее значимой является характеристика их качества, отражающая способность  к обеспечению существования  различных форм жизни на Земле.

     Качество  ОПС обычно оценивают по степени  отклонения ее фактических физико-химических, биологических и других параметров от их "эталонных значений", характеризующих "нормальное" состояние среды. Такие отклонения рассматриваются как экологические нарушения.

     Следует отметить, что четкую классификацию  экологических нарушений построить  практически невозможно, поскольку  они различаются, во-первых, по своей  природе и, во-вторых, по многочисленным неоднозначным эффектам в разных сферах природной среды. Вместе с  тем, эти нарушения часто группируются по типу воздействия. Среди них обычно различают: физические воздействия  и загрязнения (радиоактивное, тепловое, шумовое, в том числе - низкочастотная вибрация, излучения и др.); химические загрязнения (газообразные производные  углерода и жидкие углеводороды, моющие средства, пластмассы, пестициды и  другие синтетические вещества, производные  серы, производные азота, тяжелые  металлы, фтористые соединения, аэрозоли, органические вещества, подверженные брожению и т.п.); биологические загрязнения (микробиологическое отравление дыхательных  и питательных путей бактериями и вирусами, нарушение биологического равновесия в природе путем неудачного внедрения в нее растительных и животных видов); механические загрязнения (нарушение пейзажей, видовое уничтожение  растительности, образование отвалов  и т.п.).

     Например, качество атмосферы можно оценить  по соотношению находящихся в  ее слоях газообразных составляющих (азота, кислорода, аргона, углекислого  газа и др.), концентраций загрязняющих ее газов и частиц. В частности, в нижних слоях атмосферы содержится по массе около 75,5% азота, примерно 21-23% кислорода, 1,3% аргона и 0,05% углекислого  газа.

     Производственная  деятельность на Земле не оказывает  заметного влияния на концентрацию основных элементов структуры воздуха - азота и кислорода, поскольку  ее масштабы еще не столь значительны, по сравнению с их содержанием  в атмосфере. Однако постоянное поступление  углерода в атмосферу, выделяемого  в ходе различных производственных процессов, при его незначительном удельном весе способно существенно  изменить ее химический состав. К аналогичному результату способны привести и увеличение выбросов тех веществ, которые не являются обязательными ее компонентами. Эти вещества также рассматриваются как загрязнители атмосферы. Среди них важнейшими являются: окись углерода, углеводороды, сернистый газ и производные серы, производные азота, тяжелые металлы, соединения фосфора, аммиак, хлор, радиоактивные вещества и др.

     Качество  воды может быть оценено по содержанию растворенных в ней химических элементов. Наибольший удельный вес в их структуре  принадлежит хлору, натрию, кислороду, калию и кальцию. Кроме того, для  оценки качества воды также используют бактериологические и органолептические  критерии.

     Одним из важнейших показателей качества воды является содержание в ней кислорода. Оно непосредственно влияет на способность  вод к самоочищению.

     Биологическое состояние воды оценивается, во-первых, по общему количеству бактерий в одном  миллилитре (не должно превышать 100 единиц) и, во-вторых, по количеству бактерий группы кишечной палочки в одном миллилитре (оно не должно превышать трех в  одном литре). К органолептическим показателям относятся запах, цветность, мутность и привкус.

     Одним из видов загрязнений воды является тепловое загрязнение, которое чревато  опасными последствиями для фауны  пресных и морских вод. Оно  приводит к значительному уменьшению концентрации в ней кислорода. В  целом для воды выделяют следующие  виды загрязнений: биологические (микроорганизмы и способные к брожению органические вещества), химические (всевозможные токсичные  или изменяющие состав водной среды  вещества) и физические (нагревание, радиоактивность).

     Среди химических загрязнителей воды выделяют свинец, ртуть, нитраты, фосфаты, углеводороды, разнообразные органические синтезированные  вещества (моющие средства, пестициды  и др.). Чрезмерная концентрация этих веществ способна вызвать массовую гибель содержащихся в воде организмов, пищевые отравления, нервные, онкологические и другие заболевания у людей, потребляющих не только воду, но и рыбу, и другие организмы, выловленные  из загрязненных водоемов.

     Радиоактивное загрязнение воды изотопами с  длительным периодом полураспада (стронций-90, цезий-137 и др.) не только оказывает  влияние на сам организм (от снижения его продолжительности жизни  до мгновенной гибели), но и вызывает мутагенное воздействие (изменения  хромосом, разрушения генетического  кода). Воздействие этого загрязнения  на человека может также происходить  не только в результате потребления  зараженной воды или купания в  ней, но и в результате потребления  в пищу зараженных видов рыбы, организмов.

     Качество  почвы определяется морфологическими особенностями почвенного профиля, ее химическим и минералогическим составом, совокупностью биологических и  физических свойств, влияющих на ее плодородие.

     Одним из важнейших показателей качества почвы является уровень содержания в ней гумуса и живых организмов. Их сокращение вызывает не только снижение плодородия почв, но и подрывает  процессы саморегулирования, способность  почв к сопротивлению неблагоприятным  воздействиям (устойчивость). Кроме  того, качество почвы может быть оценено по концентрациям вредных  веществ в произведенных на ней  продуктах, которые, в свою очередь, зависят от концентраций этих веществ  в почве.

     Здесь следует отметить, что вследствие своей биологической и химической насыщенности почва является важнейшим  санитарным барьером. Содержащиеся в ней вещества и соединения поглощают, связывают загрязнители, препятствуя их распространению, прежде всего, в воде. Таким образом, способность почв к ассимиляции загрязнителей также может рассматриваться как показатель их качества.

     Основные  загрязнители почвы поступают с  минеральными удобрениями (азотные, фосфатные, калийные), которые, с одной стороны, повышают урожайность, а, с другой, - ухудшают ее свойства - повышают кислотность, нарушают обменные процессы элементов, разрушают их структуру, отрицательно воздействуют на организмы животных и человека, прежде всего из-за высокого содержания в них азота, тяжелых  металлов и радиоактивных элементов.

     Увеличение  концентрации загрязнителей в каждой из природных сфер, как правило, ведет  к ухудшению состояния и других сфер. Дело в том, что между различными элементами природной среды существуют многочисленные взаимосвязи. Их наличие  позволяет говорить о живой природе  как о системе (экосистеме). Через  эти взаимосвязи осуществляется кругооборот веществ в атмосфере, гидросфере и литосфере, в том  числе и в слоях, которые входят в биосферу планеты. Основные типы биохимических  круговоротов - круговорот воды, круговорот элементов преимущественно в  газообразной и в осадочных фазах. Первый вид круговорота включает движение сложного природного вещества - воды, в двух других участвуют простые  вещества, находящиеся в различных  химических видах, под воздействием биологического и геологического факторов. Для природы наиболее значимы  круговороты углерода, кислорода, азота, серы, фосфора и ряда других веществ. В разных формах круговорота участвуют  и загрязнения, которые, таким образом, расширяют границы своего присутствия  в рамках конкретной сферы, переносятся  из одной сферы в другую, распространяются среди растительных и животных организмов, существующих в этих сферах.