- •Учебник
- •Предисловие
- •Содержание
- •Введение
- •1. Гигиена как основная профилактическая медицинская наука. Цели, задачи, предмет изучения.
- •2. Связь гигиены с другими науками. Разделы гигиены. Методы гигиенических исследований.
- •3. Санитарно-эпидемиологическая служба и ее роль в сохранении и укреплении здоровья населения.
- •Глава I. История развития гигиены
- •2. Развитие гигиенических знаний в средние века (VIXIV вв. Н.Э.) и в период перехода от феодализма к промышленному капитализму (XV – XVIII вв. Н.Э.)
- •5. Развитие гигиены и санитарно-эпидемиологической службы в Республике Казахстан
- •Глава II. Научные основы гигиенического нормирования факторов окружающей среды
- •1. Общие положения
- •2. Приоритетность нормирования
- •3. Принципы нормирования
- •4. Эксперименты на животных
- •5. Ускоренное нормирование
- •6. Гигиенический прогноз
- •Глава III гигиена воздушной среды
- •1. Гигиеническое значение воздушной среды.
- •3. Физические факторы воздушной среды и их гигиеническое значение.
- •4. Солнечная радиация и ее гигиеническое значение.
- •5. Природный химический состав воздуха и его гигиеническое значение.
- •6. Гигиеническое значение загрязнения атмосферного воздуха.
- •7. Мероприятия по охране атмосферного воздуха.
- •8. Климат и погода. Влияние на организм человека. Проблемы акклиматизации.
- •Глава IV. Гигиена воды и водоснабжения
- •1. Общая характеристика водоисточников
- •Объем воды и активность водообмена различных частей гидросферы земного шара
- •Вибрионом Штольпа
- •2. Роль воды для организма человека и его жизнеобеспечения
- •3. Загрязнение поверхностных и подземных вод в результате хозяйственной деятельности человека
- •Гигиеническая классификация водных объектов по степени загрязнения (по г. Н. Красовскому)
- •4. Влияние качества воды на здоровье человека
- •5. Профилактика заболеваний, связанных с водным фактором
- •Требования к качеству воды нецентрализованных источников водоснабжения
- •Глава V. Гигиена почвы и очистка населенных мест
- •Почва и почвообразующие факторы.
- •2. Гигиеническое значение почвы.
- •2.1. Гигиеническое значение механического состава и свойств почвы.
- •2.2. Роль почвы в распространении инфекционных и паразитарных заболеваний.
- •Инфекционные заболевания и инвазии, фактором передачи которых может служить почва
- •Длительность выживания патогенной микрофлоры в почве*
- •2.3. Гигиеническое значение природного химического состава почвы.
- •2.4. Гигиеническое значение загрязнения почвы химическими веществами.
- •2.5. Процессы самоочищения почвы и их роль в обезвреживании отходов.
- •3. Гигиеническая оценка степени загрязнения почвы. Показатели санитарного состояния.
- •Показатели санитарного состояния почвы
- •4. Санитарная охрана почвы.
- •Глава VI. Гигиенические основы планировки и благоустройства населенных мест.
- •2. Гигиенические принципы градостроительства и оздоровления городов. Выбор места размещения населенных пунктов.
- •3. Гигиенические требования к планировке городов и сельских населенных мест.
- •3.2. Особенности планировки и застройки сельских населенных мест.
- •4. Городской шум. Профилактика неблагоприятного действия на население.
- •Уровни шума ( дБа), создаваемые различными источниками
- •Допустимые уровни шума на различных территориях и в помещениях
- •Глава VII. Гигиена жилища
- •Выбор участка под жилищное строительство. Типы жилых зданий.
- •2. Внутренняя планировка жилищ
- •3. Организация внутренней среды жилищ
- •3.1.Микроклиматические условия.
- •Оптимальные параметры микроклимата в жилых помещениях
- •Типы инсоляционного режима помещений умеренной климатической зоны северного полушария.
- •3.2. Качество воздушной среды.
- •Нормативы воздухообмена в жилых зданиях
- •Показатели чистоты воздуха закрытых помещений
- •Нормативы освещенности жилых и общественных помещений при естественном и искусственном освещении
- •Глава VIII. Гигиена питания
- •1. Понятие о рациональном питании. Основные принципы.
- •Распределение трудоспособного населения (мужчины) по группам в зависимости от коэффициента физической активности
- •* Для женщин старше 60 лет во всех группах кальций 1000 мг/сутки
- •3. Компоненты пищи. Понятие пищевой и биологической ценности продуктов питания
- •4.Биологическая роль пищевых веществ. Нормы потребления. Продукты – источники пищевых веществ.
- •4.4. Минеральные вещества.
- •Содержание микроэлементов в некоторых пищевых продуктах, мкг/100г
- •Безопасные уровни потребления микроэлементов (в сутки)
- •Классификациявитаминов и витаминоподобных соединений
- •Содержание витамина с в некоторых пищевых продуктах, мг/100г.
- •Содержание витаминов в1, в2, рр, в6, в12 и фолацина в пищевых продуктах
- •5. Режим питания. Чувство сытости и усвояемость пищи.
- •6.Алиментарные заболевания.
- •7. Пищевая и биологическая ценность продуктов питания. Роль в развитии заболеваний у человека.
- •7.1. Мясо и мясные продукты
- •Сорта муки в зависимости от выхода
- •7.6. Овощи, фрукты, ягоды.
- •7.7. Методы консервирования продуктов. Баночные консервы.
- •Витамины овощей и бахчевых
- •8. Санитарно-эпидемиологическая экспертиза продуктов питания.
- •9. Пищевые отравления.
- •Классификация пищевых отравлений
- •10. Медицинский контроль за организацией питания в организованных коллективах.
- •Глава IX гигиена детей и подростков
- •Биологическая возрастная периодизация
- •Социальная возрастная периодизация
- •2. Здоровье детей и подростков и факторы, его обусловливающие.
- •3. Методы изучения и оценки физического развития.
- •Показатели уровня биологического развития школьников
- •Группы риска развития заболеваний при различной степени физического развития детей и подростков
- •4. Секулярный тренд и особенности роста и развития детей в современный период.
- •5. Оценка состояния здоровья детей и подростков. Группы здоровья.
- •6. Гигиенические основы режима дня и учебно-воспитательного процесса.
- •6.3. Гигиенические основы режима дня и учебно-воспитательного процесса у детей дошкольного возраста.
- •6.4. Функциональная готовность детей к обучению в школе
- •6.5. Гигиенические основы режима дня и учебно-воспитательного процесса школьников.
- •Компоненты и продолжительность (час) режима дня детей школьного возраста
- •Нормы учебной нагрузки в общеобразовательных школах
- •7. Физическое воспитание детей и подростков.
- •7.2. Организация физического воспитания в детских дошкольных и общеобразовательных учреждениях.
- •8. Гигиенические требования к размещению, планировке, обустройству детских учреждений и предметам детского обихода.
- •8.2. Гигиенические требования к проектированию и планировке детских дошкольных учреждений (дду).
- •8.3. Гигиенические требования к планировке общеобразовательных учреждений (оу).
- •8.4. Гигиенические требования к организации внутренней среды детских учреждений.
- •Размеры столов и стульев для детей преддошкольного и дошкольного возраста
- •Основные размеры столов и стульев для учащихся общеобразовательных учреждений
- •9. Трудовое воспитание и обучение детей. Профессиональная ориентация и врачебно-профессиональная консультация подростков.
- •9.2. Профессиональная ориентация и врачебно-профессиональная консультация подростков.
- •Глава X. Гигиена лечебно – профилактических учреждений.
- •1. Гигиенические требования к выбору больничного участка и его планировке.
- •2. Гигиеническая характеристика систем больничного строительства.
- •3. Основные структурные подразделения больницы. Палатное отделение – как основной функциональный элемент стационара.
- •3.2. Лечебно- диагностические отделения больниц
- •Площадь в палатах от 2 коек и более
- •Нормативы температуры и показателей воздухообмена в помещениях лпу
- •Ориентация окон помещений лечебно-профилактических учреждений по сторонам света
- •Нормы искусственного освещения в палатном отделении
- •4. Внутрибольничные инфекции и их профилактика (на примере инфекционного отделения)
- •Комплекс мероприятий по профилактике вби
- •5. Гигиенические требования к планировке и организации внутренней среды специализированных отделений больницы.
- •5.2. Акушерское отделение.
- •5.3. Детское отделение.
- •6. Организация охранительного режима в больницах
- •Глава XI. Гигиена труда
- •Общие понятия и положения гигиены труда.
- •1.1. Понятие о производственных факторах. Профессиональные вредности и здоровье человека. Классификация условий труда.
- •2. Формы труда
- •4. Шум, инфразвук, ультразвук в условиях производства.
- •5. Вибрация как вредный и опасный производственный фактор.
- •6. Неионизирующие электромагнитные излучения и поля, их влияние на организм.
- •6.6. Профилактика неблагоприятного влияния неионизирующих излучении на организм человека.
- •7. Производственные канцерогенные факторы
- •8. Промышленные яды.
- •8.2. Основные направления профилактики негативного воздействия промышленных ядов.
- •Глава XII радиационная гигиена
- •1. Ионизирующие излучения и их характеристика
- •2. Основные предпосылки возникновения и развития радиационной гигиены, ее направления и задачи
- •3. Основные термины, определения, понятия, единицы измерений, используемые в радиационной гигиене
- •4. Источники ионизирующего облучения человека
- •4.1. Понятие о естественном радиационном фоне (ерф)
- •4.2. Источники облучения человека в естественных условиях
- •4.3. Искусственные источники ионизирующего облучения человека
- •Поглощенные ориентировочные дозы, получаемые населением при некоторых медицинских процедурах (по данным Ушакова и.Б., 2004)
- •Классификация жидких и твердых радиоактивных отходов
- •4.4. Дополнительные источники ионизирующего облучения населения
- •5. Влияние ионизирующего излучения на организм
- •5.1. Общие сведения о механизме воздействия ионизирующей радиации на биологические объекты
- •5.2. Биологические эффекты и последствия ионизирующего облучения человека
- •Распределение органов и тканей по группам критических органов
- •6. Основы радиационной безопасности
- •6.1. Гигиенические мероприятия по защите профессиональной группы лиц и населения при воздействии закрытых и открытых источников ионизирующих излучений
- •Допустимая мощность экспозиционной дозы рентгеновского излучения
- •Значения дозовых коэффициентов, предела годового поступления с воздухом и допустимой среднегодовой объемной активности в воздухе отдельных радионуклидов для категории «персонал» (нрб-99)
- •Годовой объем вдыхаемого воздуха для разных возрастных групп населения
- •6.2. Дозиметрический и радиометрический контроль
- •Допустимые уровни радиоактивного загрязнения рабочих поверхностей, кожи, спецодежды и средств индивидуальной защиты (част/(см2 х мин)
- •Глава XIII. Личная гигиена
- •Гигиена кожи и полости рта.
- •Гигиена одежды и обуви.
- •У.И. Кенесариев, р.М. Балмахаева, ж.Д. Бекмагамбетова, н.Ж. Жакашов, к.К. Тогузбаева общая гигиена
Гигиеническая классификация водных объектов по степени загрязнения (по г. Н. Красовскому)
Степень загрязне-ния
|
Оценочные показатели загрязнения для водных объектов I и II категории |
Индекс загряз-нения
|
||||||
органолеп-тический |
токси-кологи-ческий |
санитарный режим |
бактериоло-гический |
|||||
запах, прив-кус (бал-лы)
|
ПДК орг. (степень превы-шения)
|
ПДК токс. (степень превы-шения)
|
БПК20 мг/дм3 |
раство-ренный кислород мг/дм3
|
число лактозопо-ложительных кишечных палочек в 1 дм3
|
|||
I |
II |
|||||||
Допустимая |
2 |
1 |
1 |
3 |
6 |
4 |
< 1·104 |
0 |
Умеренная |
3 |
4 |
3 |
6 |
8 |
3 |
1·104–1·105 |
1 |
Высокая |
4 |
8 |
10 |
8 |
10 |
2 |
> 1·105–1·106 |
2 |
Чрезвыч. высокая |
>4 |
>8 |
100 |
>8 |
>10 |
1 |
>1·106 |
3 |
Оценка загрязнения поверхностных водоемов химическими веществами на территории Казахстана в современных условиях также имеет большое значение. Особого внимания требуют трансграничные реки. Например, половина поверхностных водных ресурсов, поступающих на территорию Жамбылской области в виде транзитного стока, формируется за пределами государства. Это явилось причиной более тщательной оценки состояния загрязнения поверхностных водоемов области по интегральному показателю – индексу загрязнения воды (ИЗВ). Исследователями было установлено, что река Талас, Ташуткульское водохранилище по ИЗВ относятся к умеренно загрязненным химическими веществами водоемам (ИЗВ составил 1,34), а река Шу в створе с. Благовещенское и ее притоки, река Аса и озеро Биликоль – к водоемам с высоким уровнем загрязнения (ИЗВ составил 2,0).
Широкое распространение в гидробиологии получила классификация степени загрязненности водоемов по системе сапробности, разработанная Р. Колквитцем и М. Марсоном, а в дальнейшем усовершенствованная и дополненная Я. Я. Никитинским и Г. И. Долговым. Сапробностью называется комплекс физиологических свойств данного организма, обусловливающий его способность развиваться в воде с тем или иным содержанием органических веществ, с той или иной степенью загрязнения.
В зависимости от степени загрязнения воды водоемов и их отдельных участков выделяют зоны сапробности: полисапробная, альфа-мезосапробная, бета-мезосапробная и олигосапробная.
Полисапробная зона характеризуется большим содержанием нестойких органических веществ и продуктов их анаэробного распада. Альфа-мезосапробная зона характеризуется началом анаэробного распада органического вещества. Бета-мезосапробная зона присуща водоемам, почти свободным от нестойких органических веществ. Олигосапробная зона характеризует практически чистые водоемы с небольшим содержанием нестойких органических веществ и продуктов их минерализации.
В виду того, что всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой, и на него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммунальное строительство, транспорт, хозяйственная и бытовая деятельность человека, в данном разделе следует более подробно остановиться на проблеме загрязнения водоемов различными химическими токсическими веществами.
То есть последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Большая группа загрязнителей относится к различным химическим соединениям.
Химическое загрязнение представляет собой изменение естественных химических свойств воды за счет увеличения содержания в ней вредных примесей как неорганической (минеральные соли, кислоты, щелочи, глинистые частицы), так и органической природы (нефть и нефтепродукты, органические остатки, поверхностно активные вещества, пестициды).
Неорганическое загрязнение. Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные ядовитые химические соединения. Это соединения мышьяка, свинца, кадмия, ртути, хрома, меди, фтора. Большинство из них попадает в воду в результате человеческой деятельности. Тяжелые металлы поглощаются фитопланктоном, а затем передаются по пищевой цепи более высокоорганизованным организмам. Ряд неорганических загрязнителей водоемов (соединения азота, фосфора и калия, Cu, Mn, Zn, Co, As, Fe и другие микроэлементы) являются отходами животноводческих комплексов.
Отходы, содержащие ртуть, свинец, медь локализованы в отдельных районах у берегов, однако некоторая их часть выносится далеко за пределы территориальных вод. Загрязнение ртутью значительно снижает первичную продукцию морских экосистем, подавляя развитие фитопланктона. Отходы, содержащие ртуть, обычно скапливаются в донных отложениях заливов или эстуариях рек. Дальнейшая ее миграция сопровождается накоплением метиловой ртути и ее включением в трофические цепи водных организмов.
Органическое загрязнение. Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ большое значение для обитателей водной среды имеют и органические остатки (300-380 млн.т./год). Сточные воды, содержащие суспензии органического происхождения или растворенное органическое вещество, пагубно влияют на состояние водоемов. Осаждаясь, суспензии заливают дно и задерживают развитие или полностью прекращают жизнедеятельность данных микроорганизмов, участвующих в процессе самоочищения вод. При гниении донных осадков могут образовываться вредные соединения и отравляющие вещества, такие как сероводород, которые приводят к загрязнению всей воды в реке. Наличие суспензий затрудняют также проникновение света в глубь воды и замедляет процессы фотосинтеза. Источниками сильного органического загрязнения природных вод являются отходы животноводства – это мочевина, органические кислоты, фенолы и др.
Нефть и нефтепродукты. Нефть и нефтепродукты являются наиболее распространенными загрязняющими веществами в Мировом океане. Наибольшие потери нефти связаны с ее транспортировкой из районов добычи. Аварийные ситуации, слив за борт танкерами промывочных и балластных вод - все это обусловливает присутствие постоянных полей загрязнения на трассах морских путей. Большие массы нефти поступают в моря по рекам, с бытовыми и ливневыми стоками. Объем загрязнений из этого источника составляет 2,0 млн.т./год. Со стоками промышленности ежегодно попадает 0,5 млн.т. нефти.
Нефть состоит преимущественно из насыщенных алифатических и гидроароматических углеводородов. Основные компоненты нефти - углеводороды (до 98%) - подразделяются на 4 класса:
а) Парафины - (до 90% от общего состава) - устойчивые вещества. Легкие парафины обладают максимальной летучестью и растворимостью в воде.
б) Циклопарафины - (30-60% от общего состава) насыщенные циклические соединения. Кроме циклопентана и циклогексана, в нефти встречаются бициклические и полициклические соединения этой группы. Эти соединения очень устойчивы и плохо поддаются биоразложению.
в) Ароматические углеводороды - (20-40% от общего состава) - ненасыщенные циклические соединения ряда бензола, содержащие в кольце на 6 атомов углерода меньше, чем циклопарафины. В нефти присутствуют летучие соединения с молекулой в виде одинарного кольца (бензол, толуол, ксилол), затем бициклические (нафталин), полуциклические (пирен).
г) Олефины - (до 10% от общего состава) - ненасыщенные нециклические соединения.
Диоксины – один из них – TCDD, открытый в 1872 г., называют самым ядовитым искусственным веществом и наиболее токсичным из известных сегодня органических соединений. TCDD смертелен в концентрации 3,1 10-9 моль/кг, что в 150 тыс. раз сильнее аналогичной дозы цианида.
Всего на сегодняшний день по данным Агенства по охране окружающей среды США идентифицировано 75 диоксинов. Это вещества, не подвергающиеся естественной деградации в среде обитания человека и в нем самом. Около 90% диоксинов поступает в организм человека с водой и животной пищей.
В литературе описан случай о содержании диоксинов в крови жительниц двух микрорайонов г. Чапаевска (Россия), расположенных вблизи химического производства (1 – 3 км) и отдалении от него 5 – 8 км. Накопление диоксинов было значительно выше — в 3 раза у женщин, проживающих вблизи завода. Эти исследования выполнялись по гранту Международного агентства по изучению рака. Сопоставление данных о содержании диоксинов в крови жителей г. Чапаевска за 1997 и 1998 годы позволили исследователям сделать выводы о том, что по сравнению с населением других городов России и некоторых стран мира, в крови жительниц территории вблизи химического завода г. Чапаевска содержатся высокие концентрации диоксинов и фуранов, а также что внутри города существует резкое различие в уровне содержания диоксинов в крови населения, проживающего вблизи завода и в отдалении от него.
Пестициды. Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ, используемых для борьбы с вредителями и болезнями растений. Пестициды делятся на следующие группы: инсектициды - для борьбы с вредными насекомыми, фунгициды и бактерициды - для борьбы с бактериальными болезнями растений, гербициды - против сорных растений. Установлено, что пестициды, уничтожая вредителей, наносят вред многим полезным организмам и подрывают здоровье людей и животных. В сельском хозяйстве давно уже стоит проблема перехода от химических (загрязняющих среду) к биологическим (экологически чистым) методам борьбы с вредителя-ми. В настоящее время на мировой рынок поступает более 5 млн.т. пестицидов. Промышленное производство пестицидов сопровождается появлением большого количества побочных продуктов, загрязняющих сточные воды. В водной среде чаще других встречаются представители инсектицидов, фунгицидов и гербицидов. Синтезированные инсектициды делятся на три основных группы: хлорорганические, фосфорорганические и карбонаты. Хлорорганические инсектициды получают путем хлорирования ароматических и гетероциклических жидких углеводородов. К ним относятся ДДТ и его производные, в молекулах которых устойчивость алифатических и ароматических групп в совместном присутствии возрастает, всевозможные хлорированные производные хлородиена. Эти вещества имеют период полураспада до нескольких десятков лет и очень устойчивы к биодеградации. В водной среде часто встречаются полихлорбифенилы - производные ДДТ без алифатической части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. Полихлорбифенилы (ПХБ) попадают в окружающую среду в результате сбросов промышленных сточных вод и сжигания твердых отходов на свалках. Последний источник поставляет ПБХ в атмосферу, откуда они с атмосферными осадками выпадают во всех районах Земного шара.
Синтетические поверхностно-активные вещества (СПАВ) или детергенты относятся к обширной группе веществ, понижающих поверхностное натяжение воды. Они входят в состав синтетических моющих средств (СМС), широко применяемых в быту и промышленности. Вместе со сточными водами СПАВ попадают в материковые воды и морскую среду. СМС содержат полифосфаты натрия, в которых растворены детергенты, а также ряд добавочных ингредиентов, токсичных для водных организмов: ароматизирующие вещества, отбеливающие реагенты (персульфаты, пербораты), кальцинированная сода, карбоксиметилцеллюлоза, силикаты натрия. Присутствие СПАВ в сточных водах промышленности связано с использованием их в таких процессах, как флотационное обогащение руд, разделение продуктов химических технологий, получение полимеров, улучшение условий бурения нефтяных и газовых скважин, борьба с коррозией оборудования. В сельском хозяйстве СПАВ применяется в составе пестицидов.
Соединения с канцерогенными свойствами. Канцерогенные вещества - это химически однородные соединения, проявляющие трансформирующую активность и способность вызывать канцерогенные, тератогенные (нарушение процессов эмбрионального развития) или мутагенные изменения в организмах. В зависимости от условий воздействия они могут приводить к ингибированию роста, ускорению старения, нарушению индивидуального развития и изменению генофонда организмов.
К веществам, обладающим канцерогенными свойствами, относятся хлорированные алифатические углеводороды, винилхлорид и, особенно, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), образующиеся при пиролизе органических веществ во время сжигания различных материалов, древесины и топлива; радионуклиды, ряд тяжелых металлов, диоксины.
Тяжелые металлы. Это большая группа химических элементов, имеющих атомную массу более 50. К ним относятся ртуть, свинец, кадмий, медь, кобальт, марганец, никель, цинк и др. Тяжелые металлы относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ (Исаев Л.К., 1997; Мудрый И.В., 2003 и др.).
О содержании металлов в воде судят в двух аспектах:
по уровню, связанному с антропогенным воздействием;
по уровню, обусловленному природным формированием водоисточника.
При оценке качества воды в отношении содержания металлов в первую очередь необходимо обращать внимание на концентрации биологически активных (эссенциальных) элементов, которые участвуют во всех физиологических процессах.
Химические элементы, с точки зрения влияния на организм, можно подразделить на следующие группы:
- важнейшие (жизненно необходимые, эссенциальные) – Fe, Ca, Co, Mg и др.;
- условно важные (B, V, Si, As и др.);
- потенциально токсичные (Ga, Sn, Ag, Sr и др.);
- токсичные (Al, Ba, Bi, Cd, Pb и др.).
Это подразделение в основном признается большинством специалистов (Ершов Ю.А., Плетнева Т.В., 1989; Смоляр В.И., 1989; Кудрин А.В., 2000 и др.), хотя и существуют небольшие разночтения, поскольку обычные химические элементы, когда их слишком много, могут стать токсичными, а при очень малых концентрациях не оказывают вредного воздействия на растения и животный мир. Иными словами, нет токсичных элементов, а есть их токсичные концентрации.
Ввиду того, что в зонах влияния промышленных выбросов обнаруживается высокое содержание металлов в почвах, это обстоятельство способствует созданию определенных условий для формирования микроэлементного состава подземных вод и воды открытых водоемов (миграционно-водный путь накопления опасных здоровья человека веществ). При этом большое значение приобретает водность источника. При отсутствии условий для разбавления загрязнений в воде ниже источника выброса концентрации металлов могут увеличиваться в десятки и сотни раз. Вместе с тем в ряде случаев в том или ином водоеме могут появиться металлы, которые в них не обнаруживались до техногенного воздействия.
Тяжелые металлы широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединений тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Установлено, что основным «поставщиком» металлов в водоемы является почва, которая постоянно обогащается этими химическими веществами как за счет биохимического взаимодействия с подстилающими ее грунтами, так и за счет выпадения атмосферных осадков.
Наиболее опасными являются ртуть, свинец и кадмий. На пятой сессии Межправительственного форума по химической безопасности, прошедшей в Будапеште в сентябре 2006 года, было зафиксировано о влиянии ртути, свинца и кадмия на окружающую среду и здоровье человека во всем мире, и одобрено заявление о необходимости дальнейших глобальных действий по тяжелым металлам. Было подчеркнуто, что эти металлы относятся к категории веществ, способных переноситься на большие расстояния, поэтому действия международного масштаба оправданы.
Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу. При выветривании осадочных и изверженных пород ежегодно выделяется 3,5 тыс.т. ртути. В составе атмосферной пыли содержится около 12 тыс.т. ртути, причем значительная часть - антропогенного происхождения. Около половины годового промышленного производства этого металла (910 тыс.т./год) различными путями попадает в различные водоемы. В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно повышается. При этом некоторые бактерии переводят хлориды воды в высокотоксичную метилртуть.
В ноябре 2007 г. в Бангкоке на первом заседании специальной Рабочей группы ЮНЕП по ртути было принято решение - начать разрабатывать глобальный план по контролю ртутного загрязнения.
В Казахстане наиболее актуальна проблема по загрязнению реки Нуры, в бассейне которой расположены два крупных промышленных центра - Темиртау и Караганда, где проживает около полутора миллионов человек. Как известно, первая ртуть в реке Нура появилась примерно пятьдесят лет назад, когда в г. Темиртау начал работать завод синтетического каучука, сейчас АО "Карбид" (Шортанбаева М.А., 1995 и другие).
В цехах данного предприятия по производству ацетальдегида в качестве катализатора использовалась ртуть. В 1996 году вредное ацетальдегидное производство было закрыто. Однако согласно официальным данным на дне реки осело до 150 тонн ртути. В настоящее время река Нура планируется как альтернативный источник водоснабжения столицы Казахстана – г. Астаны и специалистами разрабатывается проект по очистке этой реки от ртути - предусматривается вычерпать со дна Нуры от 2 до 3 млн. куб метров грунта.
Свинец - типичный рассеянный элемент, содержащийся во всех компонентах окружающей среды: в горных породах, почвах, природных водах, атмосфере, живых организмах. Миграционный поток свинца с континента в океан идет не только с речными стоками, но и через атмосферу. Свинец активно рассеивается в окружающую среду в процессе хозяйственной деятельности человека. Это выбросы с промышленными и бытовыми стоками, с дымом и пылью промышленных предприятий, с выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания.
Подсчитано, что в составе отработанных газов автотранспорта поступает в атмосферу ежегодно до 260 тыс. т свинца, а один автомобиль ежегодно выбрасывает в атмосферу в среднем 1 кг свинца в виде аэрозоля. В США более 90% антропогенного загрязнения свинцом приходится именно на автомобильный транспорт (Самотуга В.В. и соавт., 2006).
Соединение свинца – тетраэтилсвинец, в связи с его использованием в качестве антидетонатора в моторном топливе водных транспортных средств, поступает в природные воды, а также с поверхностным стоком с городских территорий. Данное вещество характеризуется высокой токсичностью и обладает кумулятивными свойствами.
Кадмий – это вещество токсично в повышенных концентрациях. В природные воды поступает при выщелачивании почв, в результате разложения водных организмов, способных его накапливать. Соединения кадмия выносятся в поверхностные воды со сточными водами ряда производств.
Антропогенная эмиссия кадмия в биосферу превышает природную в несколько раз. Например, в воздушную среду ежегодно поступает около 9000 т кадмия, причем 7700 т (т.е. более 85%) — в результате деятельности человека. Только в Балтийское море ежегодно попадает 200 т кадмия.
Наиболее интенсивные источники загрязнения окружающей среды кадмием – металлургия и гальванотехника, а также сжигание твердого и жидкого топлива.
В незагрязненном воздухе над океаном средняя концентрация кадмия составляет 0,005 мкг/м3, в сельских местностях – до 0,025 мкг/м3, а в районах размещения предприятий, в выбросах которых он содержится (цветная металлургия, ТЭЦ, работающие на угле и нефти, производство пластмасс и т.п.), и в промышленных городах – до 0,5 мкг/м3 (обычно 0,02–0,05 мкг/м3).
Около 52% кадмия попадает в окружающую среду при сжигании и переработке материалов, его содержащих, особенно изделий из пластмасс, куда он добавляется для прочности, и кадмиевых красителей. Сжигание мазута и дизельного топлива является дополнительным источником кадмиевого загрязнения.
Опасность кадмия заключается в том, что он не подвергается разложению, и, однажды попав в окружающую среду, продолжает в ней циркулировать. Новые выбросы кадмия добавляются к уже содержащемуся в окружающей среде кадмию. Кадмий и соединения кадмия обладают относительной водорастворимостью, поэтому они более мобильны, например, в почве, как правило, отличаются большей биодоступностью и тенденцией к биологическому накоплению.
В разных геохимических зонах водоемы могут иметь различный микроэлементный состав не только в количественном, но и качественном отношении. Так, гидрокарбонатные воды содержат повышенные концентрации железа и марганца, а сульфатные – бария и стронция. В мягких, но минерализованных водах обнаруживается рубидий. Сравнительная оценка микроэлементного состава воды открытых водоемов показала, что ведущее значение имеют такие элементы, как железо, марганец и медь (Бурлибаев М.Ж. с соавт., 1999; Санягина Н.А. с соавт., 2004 и др.).
В настоящее время большое внимание уделяется антропогенному загрязнению подземных вод и, прежде всего, питьевого назначения. Загрязнение происходит в процессе фильтрации сточных вод из накопителей, хвосто- и шламохранилищ или в результате их подземного захоронения. Еще одним источником загрязнения являются необорудованные хранилища твердых отходов. Здесь может иметь место ветровой разнос загрязняющих веществ с дальнейшим их проникновением вместе с атмосферными осадками в грунтовые воды, а также непосредственное выщелачивание на месте, в результате чего под хранилищами твердых отходов часто образуются значительные ореолы некондиционных подземных вод.
Наиболее обогащены металлами подземные воды в районах месторождений, когда содержание меди в них может достигать 7,2 мг/л, молибдена – 2,7 мг/л, марганца – 11,0 мг/л, а цинка – до 1 мг/л. Воды такого состава для питьевого водоснабжения не используются.
По данным российских гигиенистов на территории РФ было зарегистрировано более 1800 очагов загрязнения подземных вод, из которых 78% расположено на территории европейской части страны, при этом источники загрязнения приурочены в основном к районам интенсивной хозяйственной деятельности. Вблизи накопителей промышленных и бытовых отходов отмечено загрязнение подземных вод свинцом, ртутью, кадмием и др. (Мисивичус М.А. и соавт., 1988; Рахманин Ю.А., Онищенко Г.Г., 2002 и другие).
Скорость миграции металлов в воде при разных гидрохимических режимах неравнозначна. Так, миграция увеличивается при наличии в воде органических веществ, а также минеральных природных сорбентов и щелочных соединений. Освобождение воды от металлов происходит медленно и оно, прежде всего, зависит от рН среды. В частности, оптимальной средой для выпадения в осадок меди является рН – 5,3; свинца – 5,5; кобальта – 9,6; марганца – 8,5. Немаловажное значение для снижения концентраций металлов в воде имеет поглощение их гидробионтами, донными компонентами и связывание в комплексные соединения, например с гуминовыми веществами.
При изменении гидрохимического равновесия, что не исключено при выпадении кислых дождей, а также при повышенной нагрузке на почву и водоемы антропогенного воздействия, микроэлементный состав водной среды изменяется, так как в этих условиях возможен сдвиг рН воды в кислую сторону, при котором металлы становятся более подвижными. Может нарушаться равновесие между жидкой и твердой фазами в водоемах, что усиливает переход металлов из донных отложений в воду. В свою очередь, донные отложения в водоемах играют важную роль в процессах распределения и накопления химических веществ. В экспериментальных условиях показано, что повторное поступление ионов меди и хрома в воде с рН от 4,5 до 11,0 и жесткости от 5,6 до 11,7 мг/экв вызывает интенсивную сорбцию их донными отложениями вплоть от 90% от суммарно внесенного количества. При изменении рН в кислую сторону, наблюдалась интенсивная транслокация металла в водную фазу.
Имеются данные о высокой корреляции между содержанием в воде молибдена и накоплением в донных отложениях свинца и цинка (Мисивичус М.А. и соавт., 1988).
Наибольшее содержание мышьяка в воде обнаружено в обширных регионах Бангладеш, Китая и Западной Бенгалии (Индия), а также на ряде территорий Аргентины, Австралии, Чили, Мексики, Тайваня, США и Вьетнама. В ряде мест Японии, Мексики, Таиланда вклад в увеличение содержания мышьяка в местных водоисточниках внесли производственные процессы, как добыча руды, ее плавка и т.д. Содержание мышьяка в воде загрязненных им районов колеблется от десятков до сотен и даже тысяч мкг/л, в то время как его обычное содержание не превышает нескольких мкг/л.
По данным республиканского центра «Казэкология», в отходах комбината «Балхашцветмет» содержатся диоксид серы, а также девять других компонентов тяжелых металлов. При этом зарегистрировано, что выбросах комбината в атмосферу превышение допустимых концентраций по меди составило в 300 раз, что является риском для загрязнения озера Балхаш.
Качество воды водных объектов г. Алматы (Большая Алматинка, Малая Алматинка, Есентай и другие водоемы), находящихся под влиянием хозяйственной деятельности самого города и частично Алматинской области свидетельствует о том, что содержание ряда загрязняющих веществ (нефтепродукты, органические вещества, железо) в них стабильно превышает предельно допустимые концентрации.
Функционирование Молдавской ГРЭС привело к загрязнению воды водоема-охладителя фтором, ванадием, молибденом, никелем, кадмием, марганцем, а донных отложений – еще и свинцом, цинком, медью, концентрации которых находятся в прямой корреляционной зависимости от количества сожженного на станции топлива (Зубкова Е.И. и соавт., 2007).
В то же время фтор широко распространен в природе. Наибольшее количество фтора встречается в минеральных источниках.
Одной из актуальных проблем является радиоактивное загрязнение различных водоисточников. Установлено, что при ядерных испытаниях и авариях на атомных станциях наиболее часто в воде обнаруживаются изотопы 90Sr (период полураспада (Т) - 28,4 года), 137Cs (Т - 30 лет), также может происходить загрязнение изотопами 131I (Т - 8,1 сут.), 239Pu (Т - 24400 лет), 238U (Т - 4,5·109 лет), 60Co (Т - 5,25 лет) (Давыдов М.Г. и соавт., 2000; Хмелев К.Ф., 2000 и др.).
Например, обнаружено, что средняя удельная активность 137Cs в донных отложениях Цимлянского водохранилища составила 44±4 Бк/кг, причем, в районе г. Волгодонска содержание 137Cs в донных отложениях в до чернобыльский период было 0,4 - 0,8 Бк/кг, а после 1986 года 6 - 24 Бк/кг. По оценкам экспертов за поставарийный период в русло реки Дон и Азовское море привнесено около 3000 Ки 137Cs. Среднее содержание 137Cs в донных отложениях некоторых рек Ростовской области около 22,5 Бк/кг. Фоновое содержание 137Cs глобального происхождения в донных отложениях малых рек около 7 Бк/кг. Загрязнение 90Sr детально не изучено, однако сделана ориентировочная оценка запаса 90Sr в водохранилище – 67 Ки. Распределение 90Sr связывают с распределением карбонатных отложений по дну водохранилища. (Римский-Корсаков А.А. и соавт., 2000 и др.).
Огромная экологическая проблема возникла в связи с деятельностью известного в мире комбината «Маяк» в России. На первых этапах существования плутониевого производства в реку Теча и другие водоемы сбрасывали высокоактивные жидкие отходы, что привело к накоплению большого количества долгоживущих радионуклидов в донных отложениях. Кроме того, в результате взрыва на хранилище высокоактивных жидких радиоактивных отходов (ЖРО) в 1957 г. произошло загрязнения ряда водоемов, крупнейшими из которых являются озера Бердениш и Урускуль, расположенные в непосредственной близости к санитарно-защитной зоне комбината.
Вблизи комбината произошло образование подземные радиоактивных водоемов в результате просачивания жидких радиоактивных отходов, хранившихся в естественных водоемах без специальной гидроизоляции дна. Наиболее высокий уровень радиоактивного загрязнения подземных горизонтов обнаружен под озером Карачай, вмещающим значительное количество высокоактивных и среднеактивных ЖРО комбината «Маяк». Согласно оценкам, относящимся к периоду до 1990 г., объем просочившихся в подземные горизонты радиоактивных отходов превышал 4 млн. м3. Суммарная радиоактивность просочившихся ЖРО оценивается в 900 тыс. Ки. Это является постоянным источником опасности для гидрологической системы рек Теча и Мишеляк.
