Экология и генетика

«…Безрадостный каменистый ландшафт первобытной Земли. Стадо человеко-

образных обезьян. Бесцельное хаотичное движение косматых фигур по голой

пустоши, случайные столкновения с рычанием и демонстрацией клыков…

Чуть в стороне – останки животных – то ли естественное кладбище, то ли

свалка стойбища. Одна обезьяна забрела сюда и механически роется в костях,

выбирает ту, что побольше, размахивает ею… Случайно задевает скелет круп-

ного зверя, и ребро с хрустом ломается. Повторяет опыт – и снова податливый

хруст. Ещё раз, ещё… Движения пращура человека становятся если не осмыс-

ленными, то целенаправленными: мощная берцовая кость с утолщением сустава

на конце крушит черепа, рёбра, позвоночники… Наконец, перехватив первую на

Земле булаву поудобнее, ещё не человек, но уже не обезьяна подходит к са-

мому страшному хищному черепу с ужасными клыками, жертвами которых

стали многие сородичи. Удар – и череп разлетается на куски. Осознание могу-

щества переполняет человекообразное существо восторгом, с утробным кличем

оно подбрасывает своё оружие вверх. Крутясь, берцовая кость взлетает всё вы-

ше и выше, вылетает в космос и оборачивается гигантским, медленно враща-

ющимся колесом орбитальной лаборатории».

Так первые кадры известного кинофильма американского режиссёра Стенли

Кубрика «2001: космическая одиссея» в спрессованном виде, через узловые мо-

менты показывают развитие человеческой цивилизации.

С первых дней своего существования человек загрязняет природу. Тогда объёмы были незначительны, да и отходы не ровень нынешним – одна органика. И даже в 16 веке, когда люди окончательно обосновались в городах и загрязнения стали локальными, максимум что происходило, это повышение кислотности почв в районе нас. пункта. Так было вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто лет 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.

Наиболее масштабным и значительным сейчас 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. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжа-ющееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 1/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газо- и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы, а так же радиационного загрязнения, ещё более губительного чем все вышеперечисленные. Однако по принципам и механизмам воздействия оно несколько обособлено от хим. загрязнения, поэтому эту тему я раскрою позже. А начать бы мне хотелось с обзора тех факторов, которые приводят к ухудшению состояния биосферы (а, как следствие, и её обитателей) на химическом уровне.

АНТРОПОГЕННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА АТМОСФЕРУ.

В основном существуют 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 загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбра-сывают 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. 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. Подобным образом, в результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие вторичные загрязнители. Основным источником пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические и химические предприятия, котельные установки, потребляющие более 70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива. Основными вредными выбросами пирогенного происхождения являются следующие:

Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ. В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает в атмосферу не менее 1250 млн. т. Оксид углерода является соединением, активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствующим повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.

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.

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 11 км от таких предприятий, обычно бывают 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.

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 подвергается медленному окислению до серного ангидрида.

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

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.

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 тяжелых металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 1 т выработанного чугуна выделяется кроме 12,7 кг сернистого газа и 14,5 кг пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.

Влияние некоторых представителей этого (и не только) ряда на атмосферу также сосредоточены в таблице 1.

АНТРОПОГЕННЫЕ ОСНОВНЫЕ ГАЗОВЫЕ ПРИМЕСИ В АТМОСФЕРНОМ ВОЗДУХЕ

изменения моноксид диоксид метан моноксид оксид диоксид ХФУ озон

в атмосфере углерода углерода и диоксид азота серы фреоны

(СО) (СО2) (СН4) (НО,НО2) (N2О) (SО2) (О3)

«парниковый

эффект»

разрушение слоя

озона

кислотные дожди

фотохимический

смог

пониженная види-

мость атмосферы

ослабление самоочи-

щения атмосферы

- газ ослабляет данный эффект Табл. 1

- газ усиливает данный эффект

К антропогенному воздействию на атмосферу относится также аэрозольное загрязнение. Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы, находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Твердые компоненты аэрозолей в ряде случаев особенно опасны для организмов, а у людей вызывают специфические заболевания. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Значительная часть аэрозолей образуется в атмосфере при взаимодействии твердых и жидких частиц между собой или с водяным паром. Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли ежегодно поступает около 1 куб. км пылевидных частиц искусственного происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе производственной деятельности людей. Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные фабрики, металлургические, цементные, магнезитовые и сажевые заводы. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава. Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и углерода, реже - оксиды металлов: железа, магния, марганца, цинка, меди, никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома, кобальта, молибдена, а также асбест. Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях. Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в результате одного среднего по массе взрыва (250-300 тонн взрывчатых веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс. куб. м условного оксида углерода и более 150 т пыли. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств - измельчение и химическая обработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу. К атмосферным загрязнителям относятся углеводороды - насыщенные и ненасыщенные, включающие от 1 до 13 атомов углерода. Они подвергаются различным превращениям, окислению, полимеризации, взаимодействуя с другими атмосферными загрязнителями после возбуждения солнечной радиацией. В результате этих реакций образуются перекисные соединения, свободные радикалы, соединения углеводородов с оксидами азота и серы часто в виде аэрозольных частиц. При некоторых погодных условиях могут образовываться особо большие скопления вредных газообразных и аэрозольных примесей в приземном слое воздуха (это легко наблюдать сидя в 622 аудитории 9 корпуса: в те дни, когда ветер дует с ТулЧерМета смог с характерным запахом заволакивает поля, тем самым сокращая видимость до 1-2 км., в то время как в ясную погоду видимость составляет 5-8 км.). Обычно это происходит в тех случаях, когда в слое воздуха непосредственно над источниками газопылевой эмиссии существует инверсия - расположения слоя более холодного воздуха под теплым, что препятствует воздушным массам и задерживает перенос примесей вверх. В результате вредные выбросы сосредотачиваются под слоем инверсии, содержание их у земли резко возрастает, что становится одной из причин образования ранее неизвестного в природе фотохимического тумана.

Фотохимический туман (смог).

Фотохимический туман представляет собой многоком-понентную смесь газов и аэрозольных частиц первичного и вторичного происхождения. В состав основных компонентов смога входят озон, оксиды азота и серы, многочисленные органические соединения перекисной природы, называемые в совокупности фотооксидантами. Фотохимический смог возникает в результате фотохимических реакций при определенных условиях: наличии в атмосфере высокой концентрации оксидов азота, углеводородов и других загрязнителей, интенсивной солнечной радиации и без-ветрияили очень слабого обмена ôРис 1ô

воздуха в приземном слое при мощной и в течение не менее суток повышенной инверсии. Устойчивая безветренная погода, обычно сопровождающаяся инверсиями, необходима для создания высокой концентрации реагирующих веществ.

Такие условия создаются чаще в июне-сентябре и реже зимой. При продолжительной ясной погоде солнечная радиация вызывает расщепление молекул диоксида азота с образованием оксида азота и атомарного кислорода. Атомарный кислород с молекулярным кислородом дают озон. Казалось бы, последний, окисляя оксид азота, должен снова превращаться в молекулярный кислород, а оксид азота - в диоксид. Но этого не происходит. Оксид азота вступает в реакции с олефинами выхлопных газов, которые при этом расщепляются по двойной связи и образуют осколки молекул и избыток озона. В результате продолжающейся диссоциации новые массы диоксида азота расщепляются и дают дополнительные количества озона. Возникает циклическая реакция, в итоге которой в атмосфере постепенно накапливается озон. Этот процесс в ночное время прекращается. В свою очередь озон вступает в реакцию с олефинами. В атмосфере концентрируются различные перекиси, которые в сумме и образуют характерные для фотохимического тумана оксиданты. Последние являются источником так называемых свободных радикалов, отличающихся особой реакционной способностью. Такие смоги - нередкое явление над Лондоном, Парижем, Лос-Анджелесом, Нью-Йорком и другими городами Европы и Америки. По своему физиологическому воздействию на организм человека они крайне опасны для дыхательной и кровеносной системы и часто бывают причиной преждевременной смерти городских жителей с ослабленным здоровьем. В качестве примера по тульской области можно привести фотохимическую реакцию образования серной к-ты из угля SO2, который запросто выделяется ТулЧерМетом :

SO2 + HOo = HOSO2o (промеж радикал HSO3o)

HOSO2o + HOo = H2SO4 ↓

SO2 + HOOo = SO3 + HOo

SO2 + CH3OOo = SO3 + CH3Oo

SO3 + H2O = H2SO4 ↓

Химическое загрязнение природных вод и почв.

Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирова-ния поверхностного или подземного водного стока, разнообразные природные явления, индустрия, промышленное и коммуналь-ное строительство, транспорт,

ôРис 2ô хозяйственная и бытовая деятельность человека. Последствием этих влияний является привнесение в водную среду новых, несвойственных ей веществ - загрязнителей, ухудшающих качество воды. Загрязнения, поступающие в водную среду, классифицируют по-разному, в зависимости от подходов, критериев и задач. Так, обычно выделяют химическое, физическое и биологические загрязнения. 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, поверхностноактивные вещества, пестициды).

Неорганическое загрязнение. Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей водной среды. 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. Токсический эффект некоторых наиболее распространенных загрязнителей гидросферы представлен в таблице 2:

Таблица 2

Степень токсичности:

- - отсутствует

+ - очень слабая

++ - слабая

+++ - сильная

++++ - очень сильная

Кроме перечисленных в таблице веществ, к опасным заразителям водной среды можно отнести неорганические кислоты и основания, обуславливающие широкий диапозон рН промышленных стоков (1,0 - 11,0) и способных изменять рН водной среды до значений 5,0 или выше 8,0 , тогда как рыба в пресной и морской воде может существовать только в интервале рН 5,0 - 8,5. Среди основных источников загрязнения гидросферы минеральными веществами и биогенными

элементами следует упомянуть предприятия пищевой ôТабл 3ô

промышленности и сельское хозяйство. С орошаемых земель ежегодно вымывается около 6 млн.т солей. К 2000 году возможно увеличение их массы до 12 млн.т/год. 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. Так, печальную известность приобрела болезнь минамата, впервые обнаруженную японскими учеными у людей, употреблявших в пищу рыбу, выловленную в заливе Минамата, в который бесконтрольно сбрасывали промышленные стоки с техногенной ртутью.

Органическое загрязнение. Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и органические остатки. Вынос в океан органического вещества оценивается в 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 данных 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. Одним из основных санитарных требований, предъявляемых к качеству воды, является содержание в ней необходимого количества кислорода. Вредное действие оказывают все загрязнения, которые так или иначе содействуют снижению содержания кислорода в воде. Поверхностно активные вещества - жиры, масла, смазочные материалы - образуют на поверхности воды пленку, которая препятствует газообмену между водой и атмосферой, что снижает степень насыщенности воды кислородом. Значительный объем органических веществ, большинство из которых не свойственно природным водам, сбрасывается в реки вместе с промышленными и бытовыми стоками. Нарастающее загрязнение водоемов и водостоков наблюдается во всех промышленных странах. Информация о содержании некоторых органических веществ в промышленных сточных водах предоставлена в таблице 4, а количества сбросов Новомосковска и района в таблице 3:

ôТаблица 4ô

В связи с быстрыми темпами урбанизации и несколько замедленным строительством очистных сооружений или их неудовлетворительной эксплуатацией водные бассейны и почва загрязняются бытовыми отходами. Особенно ощутимо загрязнение в водоемах с замедленным течением или непроточных (водохранилища, озера).

Разлагаясь в водной среде, органические отходы могут стать средой для патогенных организмов. Вода, загрязненная органическими отходами, становится практически непригодной для питья и других нужд. Бытовые отходы опасны не только тем, что являются источником некоторых болезней человека (брюшной тиф, дизентерия, холера), но и тем, что требуют для своего разложения много кислорода. Если бытовые сточные воды поступают в водоем в очень больших количествах, то содержание растворимого кислорода может понизиться ниже уровня, необходимого для жизни морских и пресноводных организмов.

Загрязнение почвы

Охрана почв от загрязнений является важной задачей человека, так как любые вредные соединения, находящиеся в почве, рано или поздно попадают в организм человека.

Во-первых, происходит постоянное вымывание загрязнений в открытые водоёмы и грунтовые воды, которые могут использоваться человеком для питья и других нужд.

Во-вторых, эти загрязнения из почвенной влаги, грунтовых вод и открытых водоёмов попадают в организмы животных и растений, употребляющих эту воду, а затем по пищевым цепочкам попадают в организм человека.

В-третьих, многие вредные для человеческого организма соединения имеют способность кумулироваться в тканях, и, прежде всего, в костях.

Почвенный покров выполняет функции биологического поглотителя, разрушителя и нейтрализатора этих загрязнений. Если это звено биосферы будет разрушено, то сложившееся функционирование биосферы необратимо нарушится. Именно поэтому чрезвычайно важно изучение глобального биохимического значения почвенного покрова, его современного состояния и изменения под влиянием антропогенной деятельности. Одним из видов антропогенного воздействия является загрязнение пестицидами.

П е с т и ц и д ы. Пестициды составляют группу искусственно созданных веществ (ксенобиотиков), 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 биоценозов. Они легко растворимы в жирах и поэтому накапливаются в органах рыб, млекопитающих, морских птиц. Будучи ксенобиотиками, они не имеют среди микро­организмов своих "потребителей" и поэтому почти не разлагаются в при­родных условиях, а только накапливаются в Мировом океане. Вместе с тем они остротоксичны, влияют на кроветворную систему, подавляют фермента­тивную активность, сильно влияют на наследственность. Именно по этой причине был запрещён для использования препарат ДДТ (дихлор-дифенил-трихлорметилметан), который является не только высокотоксичным соединением, но, также, он обладает значительной химической стойкостью, не разлагаясь в течение десятков (!) лет. Следы ДДТ были обнаружены исследователями даже в Антарктиде. В почве так же часто встречаются полихлорбифенилы - производные ДДТ без алифатической части, насчитывающие 210 гомологов и изомеров. За последние 40 лет использовано более 1,2 млн.т полихлорбифенилов в производстве пластмасс, красителей, трансформа-торов, конденсаторов. Пестициды губительно действуют на почвенную микрофлору: бактерии, актиномицеты, грибы, водоросли.

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). Основные антропогенные источники ПАУ в окружающей среде - это пиролиз органических веществ при сжигании различных материалов, древесины и угольного топлива.

Тяжелые металлы. Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко применяются в различных промышленных производствах, поэтому, несмотря на очистные мероприятия, содержание соединений тяжелых металлов в промышленных сточных водах довольно высокое. Большие массы этих соединений поступают в почву и океан через атмосферу. Для морских биоценозов наиболее опасны ртуть, свинец и кадмий. Ртуть переносится в океан с материковым стоком и через атмосферу. Под влиянием микробиологических процессов токсич­ная неорганическая ртуть превращается в гораздо более токсичные орга­нические формы ртути (метилртуть). Накопленные благодаря биоаккумуляции в рыбе или в моллюсках соединения метилированной ртути представляет прямую угрозу жизни и здоровью людей.

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. В океан попадает около половины годового промышленного производства этого металла (910 тыс.т/год). В районах, загрязняемых промышленными водами, концентрация ртути в растворе и взвесях сильно повышается. Заражение морепродуктов неоднократно приводило к ртутному отравлению прибрежного населения. К 1977 году насчитывалось 2800 жертв болезни миномата, причиной которой послужили отходы предприятий по производству хлорвинила и ацетальдегида, на которых в качестве катализатора использовалась хлористая ртуть. Недостаточно очищенные сточные воды предприятий поступали в залив Минамата.

По своим токсичным свойствам тяжёлые металлы лишь не на много превосходят пестициды.

Вообще, нельзя обосабливать воду, почву и атмосферу. Все мы живём в уникальной экосистеме биосфере, в состав которой входят все вышеперечисленные сегменты. Так что схему «круговорота дерьма в природе» можно представить в след. виде:

ИСТОЧНИК

АТМОСФЕРА ГИДРОСФЕРА

ПОЧВА

Я думаю, к десятой странице у Вас уже назрел вопрос: «А при чём же здесь генетика?». Отвечаю: помимо уже упоминавшихся пестицидов, канцерогенов и тяжёлых металлов на геном человека могут влиять сперва казалось бы совсем безобидные вещества. К примеру CO2 (что может быть проще). Не токсичен, скажете Вы и окажитесь правы, однако не в этом его угроза.

В 1998 году мы отдыхали у родственников в Воронежской области. Решили сходить за грибами. В лесу мне стало плохо: кружилась голова, тошнило. Врачи констатировали…отравление кислородом. Мой организм астматика (спасибо выбросу хлора на ПО «Азот» 24,12,84г) привыкший к углекислой атмосфере Новомосковска не вынес атмосферу соснового леса. Теперь, если из курса биологии вспомнить способность организма к адаптации, не трудно представить, что организм со временем может приспособиться к загрязнённой атмосфере, произведя, конечно же, некоторые свои изменения. Что может из этого получиться не знает никто, однако, наверняка ничего хорошего (примеры на последней странице).

ôРис 3-4ô

На рис.4 представлен график рождаемости в Новомосковске (и, до кучи, граф. смертности на рис 3). Как мне удалось узнать, причины такого спада вовсе не в финансовом положении людей. Большинство женщин хотят, но не могут иметь детей из-за собственных патологий. Для дальнейшего рассказа давайте сначала разберём, что же такое ген:

Ген – это совокупность молекул ДНК. В состав ДНК входят сахар дезоксирибоза, фосфорная кислота и 4 основания - адеин, гуанин, тимин и цитозин. Молекулы ДНК имеют двухнитчатую структуру. Обе параллельно идущие нити свернуты спиралью, а между этими нитями, как ступеньки в винтовой лестнице, расположены основания. При этом адеин ( А ) соединяется только с тимином ( Т ), а гуанин ( Г ) - только с цитозином ( Ц ). В настоящее время твердо установлено, что вся наследственная информация о признаках растений, животных и человека, все разнообразие живого мира кодируется на нитях ДНК благодаря чередованию этих четырех нуклиотидов. Суть такого кода состоит в том, что каждые три рядом лежащих нуклиотида кодируют определенную аминокислоту и таким образом “записывается” информация о последовательности аминокислот в белке. Всего известно 20 аминокислот, различные вариации из которых определяют все разнообразие белков в живой материи. С этими белками в свою очередь связано формирование тех или иных особенностей организма (например групповая принадлежность крови, цвет волос и глаз у человека и многие другие свойства).

Синтез белка на основе генетического кода происходит в цитоплазме клетки. Посредниками между ядром и цитоплазмой являются рибонуклииновые кислоты (РНК), значительно меньше по размерам , чем ДНК. Ген представляет собой группу рядом лежащих нуклиотидов, которыми закодирован один белок ( фермент ), определяющий один признак. Число генов очень велико - считают, что у человека их десятки тысяч. Один и тот же ген может оказывать влияние на развитие ряда признаков, равно как и на формирование единичного признака могут оказывать влияние много генов. Молекулы ДНК, из которых состоят гены, можно увидеть лишь в мощные электронные микроскопы с увеличением в 150-200 тысяч раз в отличие от хромосом, строение которых можно рассмотреть в обычный световой микроскоп. Каждому виду растений и животных свойствен свой количественный набор хромосом. Каждая клетка человеческого тела содержит 46 хромосом. Но так как в наборе почти все хромосомы представлены парами, то обычно указывается, что в каждую пару из 22 входят одинаковые по величине идентичные хромосомы, 23-я пара так называемых половых хромосом у женщин также состоит из одинаковых хромосом ( ХХ ), а у мужчин ( ХY ).

Здесь то и кроется разгадка. Ведь организм как мужчины, так и женщины несёт в себе основной геном, который определяет строение человеческого организма и дополнительный, определяющий пол, цвет волос и т.д. (причём и у мужчины, и у женщины есть оба половых набора генов, только один из них подавлен). На основной геном повлиять из вне практически невозможно (об этом позже), а вот на дополнительный запросто. Самым «примитивным» повреждением его является пробуждение и подавление в разнобой мужских и женских наборов (такой процесс происходил всегда, однако масштабы его были 1-2 случая на 1000 человек). Отсюда следствие – у 70% потенциальных рожениц отмечается сужение бёдер, выпрямление позвоночника, недоразвитость матки. В общем на лицо проявление типично мужских признаков (кстати, для восстановления баланса отмечу, что и у мужчин проявление женских признаков не редкость, как то : сужение плеч, нек.формы дистрофии).

Другие в-ва, попадающие в организм с воздухом и пищей, вступая в реакцию с уже содержащимися в организме изменяют их состав. В-ва, способные разрушать белок (пестициды, канцерогены, кислоты, фенолы, бензолы и арены) действуют и на гены, т.к. они тоже имеют в составе белок.

Ещё один интересный факт: знаете ли вы, что цинга – наследственное заболевание всех приматов и даже морских свинок. Звучит абсурдно: ведь известно, что цинга это авитаминоз, причина которого в нехватке витамина С. Ан нет! Почему же тогда собаки и кошки (к примеру) не болеют цингой, а кислого не едят? Всё дело в подавлении у человека гена α-гулонолактоноксидазы, превращающего глюкозу в аскорбиновую кислоту, а у большинства животных он работает. Вот так – то.

РАДИАЦИЯ В БИОСФЕРЕ

Радиационные загрязнения имеют существенное отли­чие от других. Радиоактивные нуклиды - это ядра неста­бильных химических элементов, испускающие заряженные

частицы и коротковолновые электромагнитные излучения. Именно эти частицы и излучения, попадая в организм человека разрушают клетки, вследствие чего могут возник­нуть различные болезни, в том числе и лучевая.

Как это ни парадоксально, но на самом деле проблема радиационного облучения намного завышена, а где-то доходит и до абсурда. Чернобыльская и другие подобные аварии породили особое психосоциальное явление – радиофобию. При более серьезном и детальном изучении проблемы оказывается, что все намного сложнее, чем просто отрицание или восхваление. По результатам исследований серьезных организаций, как к примеру НКДАР, было выяснено, что основную часть облучения население получает от естественных источников радиации, и большинство из них таковы, что избежать облучение совершенно невозможно. На протяжении всей истории существования Земли разные виды излучения падают на поверхность Земли из космоса и поступают от радиоактивных веществ, находящихся в земной коре. Причем радиоактивное распределение крайне неравномерно в пространстве. Применение некоторых строительных материалов, использование газа для приготовления пищи, открытых угольных жаровен, герметизация помещений, полеты на самолетах, медицинское обслуживание – все это и многое другое, даже образ жизни, увеличивает уровень облучения за счет естественных источников радиации. Но наиболее весомым из всех естественных источников радиации является невидимый, не имеющий ни вкуса, ни запаха тяжелый газ ( в 7,5 раза тяжелее воздуха) радон. Согласно данным НКДАР ООН, радон вместе со своими дочерними продуктами радиоактивного распада ответственен примерно 3/4 годовой индивидуальной эффективной эквивалентной дозы облучения, получаемой населением от земных источников радиации, и примерно за половину этой дозы от всех естественных источников радиации. Макс. концентрация радона Rn222 (или торона Rn220) в воздухе для рабочих помещений – 3*10-11 кюри/л, для гражданских – 3*10-12 кюри/л.

В случае же источников техногенного (антропогенного) происхождения следует учитывать, что во-первых, процент техногенного облучения населения всей Земли намного меньше, чем естественного облучения, а во-вторых, здесь уже вмешиваются проблемы несколько иного плана. Это, к примеру, экономико-энергетическая проблема. То есть других более реальных проектов по эффективной энергоотдаче в настоящее время нет, и атомная энергетика является единственным пока наиболее вероятным и экономически обоснованным вариантом из всех предлагаемых. Хотя это и не оправдывает и не освобождает, конечно же, от огромной ответственности при эксплуатации и разработке подобных проектов. В случае атомных испытаний думается, что излишняя нервозность неуместна тоже. Реалии сегодняшней жизни предполагают активное накопление знаний, а атомные испытания есть необходимый и уникальный инструмент для изучения и познания. К примеру в геологии (науке о Земле) – на сегодня сейсморазведка не располагает другим равносильным инструментом. Хотя, конечно же, с ученых – двойной спрос.

В аспекте вероятностной характеристики опасности техногенных источников излучения наиболее опасными (в смысле, намного более распространенными) являются вовсе не атомные аварии или испытания. В тени остаются куда более реальные источники опасности – это например, медицинские процедуры и методы лечения, связанные с применением радиоактивности. Во многих странах этот источник отвественен практически за всю дозу, получаемую от техногенных источников радиации. Радиация в медицине используется как в диагностических, так и в лечебных целях (рентгеновский аппарат, лучевая терапия).

Конечно же, нельзя утверждать, что радиация безопасна, но нельзя кидаться и в другую крайность – радиофобию. Хотя, радиация действительно смертельно опасна.

При больших дозах она вызывает серьезнейшие поражения тканей, а при малых может вызвать рак и индуцировать генетические дефекты. По исследованиям Ichimaru M., Ishimaru T.(1975), случаи повышенного риска лейкозов у лиц переживших атомные взрывы в Хиросиме и Нагасаки выявлялись через 5 лет после облучения. После этого происходил подъем относительного риска, который затем резко снижался и исчезал через 25 - 30 лет после облучения. Летальные случаи наблюдаются только после огромных доз облучения.

Венгерские ученые провели мониторинг здоровья жителей близлежащих к Чернобылю районов за 5 лет и выяснили, что нет никакого увеличения генетических изменений после аварии. Из-за неосведомленности генетики вынудили молодых женщин с первой беременностью согласиться на аборт, отсюда и масса осложнений при повторных беременностях и родах. В книге «Жизнь после Чернобыля» шведских ученых С.Кулландера и Б.Ларсона говорится: «Еще ни разу не удалось обнаружить генетические нарушения как следствие облучения. Даже у 78000 детей тех японцев, которые пережили атомную бомбардировку Хиросимы и Нагасаки, не было констатировано какого-либо увеличения числа случаев наследственных пороков». Сообщения о вредных для здоровья последствиях, объясняемых воздействием радиации, не подтвердились ни надлежащим образом проведенными местными исследованиями, ни исследованиями в рамках Международного Чернобыльского Проекта. По сравнению с контрольными районами не было обнаружено достоверных отличий числа и видов психологических нарушений, общего состояния здоровья, нарушений сердечно-сосудистой системы, функционирования щитовидной железы, гематологических показателей, случаев раковых заболеваний, катаракт, мутаций хромосом и соматических клеток, аномалий плода и генетических изменений.

Изложенная сейчас версия является несколько новой (по крайней мере для меня), однако у неё с классической (радиация – смерть) есть одна общая черта – в больших дозах радиация опасна и даже очень, и сейчас мы узнаем почему.

Биологические основы действия ионизирующего излучения на человека:

Единица поглощенной дозы в системе СИ - Грей, Гр (1 Гр=1 Дж/кг=100 рад). Мерой суммарного эффекта хронического облучения человека в малых дозах является эффективная доза, измеряемая в Зивертах, Зв (1 Зв = 100 бэр). С помощью этой универсальной величины учитываются особенности биологического действия на человека внешних источников ионизирующего излучения и инкорпорированных радионуклидов с различной локализацией в организме (изотопы йода, цезия, стронция, плутония и др.).

Биологическое действие ионизирующего излучения на организм человека, согласно современным представлениям, проявляется детерминированными и стохастическими эффектами. Детерминированные эффекты - лучевые поражения органов и тканей -имеют пороговый характер и могут клинически проявляться при уровнях однократного облучения отдельных органов в дозе более 0,15 Гр**, либо хронического многолетнего облучения при мощности эффективной дозы более 0,15 Зв/год. Лучевая болезнь человека может развиться при облучении костного мозга в дозе более 0,5 Гр, либо хроническом многолетнем облучении при мощности эффективной дозы более 0,4 Зв/год.

В соответствии с общепринятой консервативной радиобиологической гипотезой любой сколь угодно малый уровень облучения обусловливает определенный риск возникновения стохастических эффектов. К ним относят индукцию: злокачественных новообразований (канцерогенное действие – рис.15-16), некоторых врожденных пороков развития (тератогенное действие (6-14)) и болезней у потомков облученных (генетическое действие). Для количественной оценки частоты возможных стохастических эффектов используется гипотеза о линейной беспороговой зависимости вероятности отдаленных последствий от дозы излучения с коэффициентом риска 7 10 -2 Зв.

Рассмотрим пути воздействия различных радиоактивных веществ на организм, их распространение в организме, депонирование, воздействие на различные органы и системы организма и последствия этого воздействия.

Различные радиоактивные вещества по - разному проникают в организм человека. Это зависит от химических свойств радиоактивного элемента.

Виды радиоактивного излучения

Радиоактивные изотопы Радиоактивные частицы из Изотопы, находящиеся в земле

могут проникать в организм воздуха во время дыхания или на ее поверхности, испус-

вместе с пищей или водой. могут попасть в легкие. Но кая гамма-излучение, способны

Через органы пищеварения они облучают не только облучить организм снаружи. Эти

они распространяются по легкие, а также распро- изотопы также переносятся атмо-

всему организму. страняются по организму. сферными осадками.

Органы, подвергающиеся облучению

На рис. 5 изображена схема наиболее чувствительных к радиации органов. Однако она верна лишь в случае кратко-временного облучения. В случае постоянного (пусть даже и не сильного) облучения ситуация несколько меняется. Здесь наиболее восприимчивой оказы-вается щитовидная железа, на втором месте печень. Дело в том, что эти органы имеют свойство накапливать в себе в-ва, обычно содержащие радиоактивные в-ва в организме. Это мёртвые эритроциты, лимфоциты и лейкоциты (печень), йод (щитовидка).

Как уже говорилось раньше, радиация на организм может действовать и снаружи и изнутри. Влиянию внешнего облучения организм подвергается только в период пребывания человека в сфере воздействия излучения. В случае прекращения радиации прерывается и внешнее воздействие, а в организме могут развиваться изменения – последствия излучения. В результате внешнего воздействия нейтронного излучения в организме могут образовываться различные радио-активные вещества, например радио-нуклиды натрия, фосфора и др. Организм в подобных случаях временно становится носителем ôРис 5ô

радиоактивных веществ, вследствие чего может наступить внутреннее его облучение. Для понимания этого процесса обратимся к электронике, а именно к процессу производства микросхем. Делается это так: берётся монокристалл (кристалл обогащённого мышьяком или алюминием кремния, в котором распределение электронов и дырок равномерно по всему объему) и подвергается облучению жёскими излучениями «через формочку». Энергия фотона (hη) у этих спектров достаточна, чтобы выбить электрон с орбитали. Таким образом там где прошёлся луч образуются зоны с преобладанием дырок (р-зоны), а там где нет – электронов (n-зоны). Вместе они образуют p-n и p-n-p переходы (диоды и транзисторы соответственно, а так же полупроводниковые резисторы и конденсаторы [есть и такие]). Этим способом в монокристалле выращиваются целые схемы и устройства, но сейчас важно не это. Важно то, что под влиянием излучения может изменяться химический состав в-в. Под влиянием радиационного излучения простые и безобидные в-ва могут становиться радиоактивными, облучая организм изнутри. Примером этому могут стать изотопы простых элементов (14С, 32Р, 45Са, 35S, 3Н и др.) являющиеся основными слагаемы-ми живого вещества (растений и животных), которые более опасны, чем редко встречающиеся радиоактивные вещества, слабо поглощаемые организмами.

Наиболее опасные среди радиоактивных веществ 90 Sr м 137Сs образуются при ядерных взрывах в атмосфере, а также поступают в окружающую среду с отходами атомной промышленности. Благодаря химическому сходству с кальцием, 90Sr легко проникает в костную ткань позвоночных, тогда как 137 Cs накапливается в мускулах, замещая калий.

ИСТОЧНИКИ РАДИАЦИОННОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ

К естественным можно отнести космические излучения (под действием которых…), горные породы, сод. радиоактивные в-ва (вода может вымывать их и распространять в природе), но львиную долю загрязнений всё же вносят антропогенные источники.

Наибольшее загрязнение веществами радиоактивного распада вызвали взрывы атомных и водородных бомб, испытание которых особенно широко проводилось в 1954-1962 гг. К 1963 г., когда был подписан Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, в космическом пространстве и под водой, в атмосфере уже находились продукты взрывов общей мощностью свыше 170 Мт (это примерно мощность взрыва 85000 бомб, подобных сброшенной на Хиросиму).

Второй источник радиоактивных примесей - атомная промышленность. Примеси поступают в окружающую среду при добыче и обогащении ископаемого сырья, использовании его в реакторах, переработке ядерного горючего в установках.

Наиболее серьезное загрязнение среды связано с работой заводов по обогащению и переработке атомного сырья. Большая часть радиоактивных примесей содержится в сточных водах, которые собираются и хранятся в герметичных сосудах. Однако 85Кr,133 Хе и часть 131I попадают в атмосферу из испарителей, используемых для охлаждения вторичного охладителя (конденсированный отработанный пар в состоянии кипятка) . Тритий и часть продуктов распада (90Sr, 137Cs, 106 Ru, 131 I) сбрасываются в реки и моря, вместе с малоактивными жидкостями (небольшой завод по производству атомного горючего ежегодно сбрасывает от 500 до 1500 т воды, зараженной этими изотопами). Согласно имеющимся оценкам, к 2000 г. ежегодное количество отходов атомной промышленности в США достигло 4250 т (что эквивалентно массе отходов, которые могла бы образоваться при взрыве 8 млн. бомб типа сброшенной на Хиросиму). Для дезактивации радиоактивных отходов до их полной безопасности необходимо время, равное примерно 20 периодам полураспада (это около 640 лет для 137Сs и 490 тыс. лет для 239 Ru). Вряд ли можно поручиться за герметичность контейнеров, в которых хранятся отходы, в течение столь длительных интервалов времени.

Таким образом, хранение отходов атомной энергетики представляется наиболее острой проблемой охраны среды от радиоактивного заражения. Теоретически, правда, возможно создать атомные электростанции с практически нулевым выбросом радиоактивных примесей. Но в этом случае производство энергии на атомной станции оказывается существенно дороже, чем на тепловой электростанции.

Однако сравним уровни загрязнения окружающей среды АЭС и ТЭС. Как оказалось, уголь содержит уран, торий и др. радиоактивные элементы. Подсчитано, что средние индивидуальные дозы облучения в районе расположения ТЭС мощностью 1 ГВт/год составляют 6-60 мкЗв/год, а от выбросов АЭС – 0,004-0,08 мкЗв/год (для ВВЭР) и 0,015-0,13 мкЗв/год (для РБМК).

Отсюда видно, что АЭС является намного более экологически чистым видом энергии, чем тепловые электростанции. Однако, если сравнивать их с точки зрения последствий возможных аварий, то масштабы загрязнения от АЭС намного больше, что было доказано историей на примере ЧАЭС. Это говорит о том, что ученым придется еще очень много поработать, чтоб полностью обезопасить столь необходимый человечеству способ получения энергии.

Поскольку производство энергии, основанное на ископаемом топливе (уголь, нефть, газ) также сопровождается загрязнением среды, а запасы самого ископаемого топлива ограничены, большинство исследователей, занимающихся проблемами энергетики и охраны среды пришли к выводу: атомная энергетика способна не только удовлетворять все возрастающие потребности общества в энергии, но и обеспечить охрану природной среды и человека лучше, чем это может быть осуществлено при производстве такого же количества энергии на основе химических источников (сжигания углеводородов). При этом особое внимание следует уделить мероприятиям, исключающим риск радиоактивного загрязнения среды (в том числе и в отдаленном будущем), в частности обеспечить независимость органов по контролю за выбросами от ведомств, ответственных за производство атомной энергии.

РАДИАЦИОННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ

После аварии на ЧАЭС, на территории Тульской области радиоактивному загрязне-нию подверглись 14500 км2, (56,3% территории области), 2048 нас. пунктов в 18 районах, в которых проживают 929100 человек (50% населения области).

По площади загрязнения территории область занимает первое место среди других регионов России, пострадавших от аварии. С плотностью загрязнения почвы радионуклидами от 5 до 15 кюри/км2 (зона проживания с правом на отселение), проживает 63000 человек в 323 нас.пунктах, это в основном юго – западная часть области. Остальное население загр.районов проживает в зоне с льготным социально – экономическим статусом. В указанной зоне плотность радиоактивного загр.почвы цезием 137 от 1 до 5 кюри/км2.

Большая часть Новомосковского района подверглась радиоактивному загрязнению. Чистыми остались территории Шишиловской, Первомайской, Правдинской и Коммунарской сельских администраций, расположенных в северной и северо – восточной частях района. Площадь загр.территории составила 357 км2 (51,7% от общей площади района). Из 99 нас.пункта района в зоне рад.загрязнения оказались 65 с населением 169400 человек (98,3% от общего загр.района), из них – 30000 детей до 14 лет. Плотность загр. Почвы цезием 137 составила 0,61 – 8,0 кюри/км2.

На момент аварии на ЧАЭС 26,04,86г максимальная мощность дозы гамма-излучения в Новомосковске составляла 1000-1500 мкР/час при загр.почвы цезием 137 2,5 – 6,25 кюри/км2.

В первые месяцы после аварии основным дозообразующим радионуклидом был изотоп йода 131, с периодом полураспада 8 суток. К концу июля 1986 года уровень гамма фона на загр.территории стабилизировался. В настоящее время фон в основном обусловлен долгоживущим изотопом цезия 137 с периодом полураспада 30 лет.

Исследованиями установлено, что максимальный вклад в суммарную годовую эффективную эквивалентную дозу (4,1 мЗв) вносят естественные источники (2,2 мЗв). Дозы, полученные за счёт аварии на ЧАЭС (0,6 мЗв) не являются определяющими в формировании общей лучевой нагрузки.

Внешнее облучение создаётся в основном за счёт сод. в почве изотопов цезия 137, а так же естественными источниками, в первую очередь залежами урановых руд. Внутреннее создаётся за счёт проникающих в организм с пищей радионуклидов цезия 134,137 и стронция 90.

В конце 1997 года была произведена корректировка площади рад.загрязнения. В Новомосковском районе, по состоянию на 1 февраля 1998г в зоне радиоактивного загрязнения осталась площадь 225 км2 (32,6% общей площади района), загр.остались 41 нас.пункт с населением 160200 человек (95,5% от общего нас.района). Мощность дозы гамма излучения на территориях загр.районов колеблется в пределах 10-25 мкР/час, при допустимом уровне 60 мкР/час.

Таким образом ещё раз подтвердилось утверждение, что антропогенная радиация не так уж и опасна, однако за кадром остаются те несколько месяцев после аварии, отмеченные повышением количества выкидышей и пороков развития у детей. Многие факты просто скрывают. Например всем известно, что до Воронежа облако не дошло, однако я имел честь беседовать на рыбалке с одним из местных старожилов, авторитетом среди местных рыбаков Гончаровым В.М. Как раз шла речь о чернобыле и он рассказал такую историю:

«- Помню, в то утро (ориентировочно – прим.авт) вставать было тяжело. Голова болела как с сильного похмелья. На дворе лаяла собака и вообще, вся скотина вела себя беспокойно. Я вышел покурить на крыльцо и посмотрел на небо. Это мне запомнилось особенно – облака были какие-то не естественные, тёмные, я ещё подумал что рано ещё для гроз…».

Последние исследования подтверждают, что чернобыльское облако задело Воронежскую область.

ПОСЛЕДСТВИЯ ОБЛУЧЕНИЯ

Результатом действия ионизируещего излучения может стать развитие лучевой болезни (острой и хронической).

Патогенез. Под действием ионизирующего излучения происходит ионизация атомов и молекул живой материи. Этот процесс считается начальным этапом биологического действия излучения и в дальнейшем вызывает функциональные и органические поражения тканей, органов и систем. В основе генеза лучевой болезни лежат сложные механизмы прямого и непрямого воздействия на организм ионизирующего излучения.

Прямое действие радиации (больших доз) на молекулы белка приводит к их денатурации. В результате молекула белка коагулируется и выпадает из коллоидного раствора, в дальнейшем подвергаясь под влиянием протеолитических ферментов распаду. При этом в клетке наблюдаются нарушения физико-химических процессов с деполимеризацией нуклеиновых кислот, что сопровождается изменением структуры поверхности клетки и проницаемости мембран. По теории мишени предполагается, что не вся клетка чувствительна к облучению. В каждой клетке имеется чувствительный участок – «мишень», которая воспринимает действие ионизирующего излучения. Установлено, что особо чувствительны к действию радиации хромосомы ядер и цитоплазма.

Непрямое действие ионизирующего излучения объясняется механизмом радиолиза воды. Как известно, вода составляет около 80% массы всех органов и тканей человеческого организма. При ионизации воды образуются радикалы, обладающие как окислительными, так и восстановительными свойствами. Наибольшее значение из них имеют атомарный водород (Н), гидроксид (НО2), перикись водорода (Н202). Свободные окисляющие радикалы вступают в реакцию с ферментами, содержащими сульфгидрильные группы (SH), которые превращаются в неактивные дисульфидные соединения (S==S). В результате этих реакций и превращений нарушается каталитическая активность важных тиоловых ферментных систем, принимающих активное участие в синтезе нуклеопрцтеидов и нуклеиновых кислот, имеющих огромное значение для жизнедеятельности организма. Количество ДНК и РНК в ядрах клеток резко снижается, нарушается процесс их обновления. Изменения биохимизма ядер при этом морфологически выражаются в виде различных нарушений структуры хромосом, а следовательно, и всей генетической системы. Угнетение митотической активности тканей рассматривается как одно из специфических проявлений биологического действия ионизирующей радиации.

На течение биохимических процессов в ядрах пораженных радиоактивным излучением тканей определенное влияние оказывают образующиеся радиотоксины и изменения нейрогуморальной и гормональной регуляции тканей и клеток. Нарушаются обменные процессы, приводящие к накоплению чуждых для организма веществ, таких, как гистаминоподобные, токсические аминокислоты. Все это усиливает биологическое действие ионизирующего излучения и способствует интоксикации организма. Тканевая интоксикация проявляется клиническими симптомами нарушения нервной деятельности, изменением функций внутренних органов (ахилия, миокардиодистрофия, гепатопатия, эндокринопатия, на­рушение гемопоэза).

Одно из ведущих мест в патогенезе лучевой болезни занимает поражение органов кроветворения. Кроветворная ткань наиболее чувствительна к радиации, особенно бластные клетки костного мозга. Поэтому развивающаяся под влиянием радиации аплазия костного мозга является следствием угнетения мито­тической активности кроветворной ткани и массовой гибели малодифференцированных костномозговых клеток. Резкое сниже­ние кроветворения обусловливает развитие геморрагического синдрома.

В формировании лучевой болезни определенное значение имеет тот факт, что ионизирующие излучения оказывают специфическое – повреждающее – действие на радиочувствительные ткани и органы (стволовые клетки кроветворной ткани, эпителий тонкого кишечника и кожи) и неспецифическое – раздражающее – действие на нейроэндокринную и нервную системы. Доказано, что нервная система обладает высокой функциональной чувствительностью к радиации даже в малых дозах.

Раздражение экстеро- и интерорецепторов приводит к функциональному нарушению ЦНС, особенно её высших отделов. В результате рефлекторно может изменяться деятельность внутренних органов и тканей. Определенное значение при этом придается эндокринным железам и прежде всего гипофизу, надпочечникам, щитовидной железе и др. Обращает на себя внимание возможность возникновения репаративно-регенеративных процессов в пораженных органах с первых часов облучения.

Острая лучевая болезнь. В настоящее время случаи острой лучевой болезни в нашей стране – исключительно редкое явление. Острая форма лучевой болезни в мирное время может наблюдаться в аварийных ситуациях при однократном (от нескольких минут до 1 - 3 дней) внешнем облучении большой мощности – свыше 100 рад. Клиническая картина острой лучевой болезни полиморфна, тяжесть ее течения зависит от дозы облучения.

Хроническая лучевая болезнь. Это общее заболевание организма, развивающееся в результате длительного действия ионизирующего излучения в относительно малых, но превышающих допустимые уровни дозах. Характерно поражение различных органов и систем.

В соответствии с современной классификацией (по А.К. Гуськовой и Г.Д. Байсоголову) выделяют два варианта хронической лучевой болезни (см. схемы):

а) вызванную воздействием общего внешнего излучения или радиоактивных изотопов с равномерным распределением их в организме (3Н, 24Na, 27Cs и др.);

б) обусловленную действием изотопов с избирательным депонированием (226Ra, 89Sr, 210Ро и др.) либо местным внешним облучением.

а) Воздействие общего внешнего излучения или радиоактивных изотопов с равномерным распределением их в организме:

Хроническое лучевое воздействие

Хроническая лучевая болезнь.

Период формирования, или собственно хроническая лучевая болезнь:

доклиническая стадия

I степень тяжести

II степень тяжести

III степень тяжести

IV степень тяжести

Период восстановления

Последствия и исходы лучевой болезни

Стабилизация

б) Действие изотопов с избирательным депонированием либо местное внешнее облучение:

Лучевое воздействие

Лучевое заболевание

Период формирования патологического процесса (доклиническая стадия)

Стадии клинических проявлений и исходов заболевания

Дистрофические и

гипопластические

состояния

В развитии хронической лучевой болезни выделяют три периода:

1) период формирования, или собственно хроническая лучевая болезнь;

2) период восстановления;

3) период последствий и исходов лучевой болезни.

Первый период, или период формирования патологического процесса, составляет примерно 1 - 3 года – время, необходимое для формирования при неблагоприятных условиях труда клинического синдрома лучевой болезни с характерными для него проявлениями. По выраженности последних различают 4 степени тяжести: I – легкую, II – среднюю, III – тяжелую и IV – крайне тяжелую. Все 4 степени являются лишь разными фазами единого патологического процесса. Своевременная диагностика заболевания, рациональное трудоустройство больного позволяют приостановить болезнь на определенной стадии и предупредить ее прогрессирование.

Второй период, или период восстановления, определяется обычно через 1 - 3 года после прекращения облучения или при резком снижении его интенсивности. В этот период можно четко установить степень выраженности первично-деструктивных изменений и составить определенное мнение о возможности репаративных процессов. Заболевание может закончиться полным восстановлением здоровья, восстановлением с дефектом, стабилизацией бывших ранее изменений или ухудшением (прогрессирование процесса).

Естественно, что экспертные решения будут целиком зависеть от степени недостаточности функции и изменений ряда структур органов и тканей.

Выделяя второй вариант лучевой болезни, обусловленной действием изотопов с избирательным депонированием либо местным внешним облучением, авторы классификации подчеркивают ряд особенностей патогенеза, определяющего своеобразие клинической картины, отличной от таковой хронической лучевой болезни, обусловленной общим облучением.

По мнению авторов классификации, эти особенности сводятся к следующему:

1) ведущее значение непосредственного действия радиации на ткань органа, меньшая значимость и более позднее вы­явление непрямых рефлекторных механизмов;

2) постепенное формирование патологического процесса в «критическом» органе без отчетливых клинических признаков его поражения, длительный скрытый период;

3) определенное несоответствие даже в отдаленные сроки между степенью тяжести патологического процесса в «критическом» органе и степенью отклонений в других органах и системах;

4) большая выраженность приспособительных механизмов вследствие преимущественно локального характера лучевого поражения.

Период формирования патологического процесса в основном зависит от микрораспределения радиоактивного изотопа. Он совпадает по времени с накоплением в «критическом» органе основной суммарной лучевой нагрузки. Диагностика этой формы лучевой болезни часто затруднена вследствие строго локального поражения, довольно хорошо сохранившейся функции пораженного органа и нормальных функций других поврежденных систем.

Относительно просты критерии, предложенные авторами классификации для выявления различных степеней тяжести хронической лучевой болезни, обусловленной общим равномерным облучением.

К ним относят распространенность патологического процесса, характер и глубину отклонений (функциональных или органических), степень обратимости патологических явлений и полноту восстановления утраченных функций после лечения и рационального трудоустройства.

Для определения степени тяжести лучевой болезни, обусловленной действием изотопов с избирательным депонированием либо внешним местным облучением, предложены следующие условные принципы.

Так, I (легкая) степень характеризуется наличием отклонений в структуре или функции «критического» органа, установленных при целенаправленном его динамическом исследовании.

Выявление этих отклонений при обычном клиническом исследовании свидетельствует о поражении II (средней) степени.

Наличие изменений в менее чувствительных к данному виду излучения органах или появление сдвигов в деятельности органов и систем, сопряженных в своей функции с «критическим» органом (легочное сердце при лучевом пневмосклерозе), дает основание для определения III (тяжелой) степени заболевания.

К факторам, влияющим на геном можно отнести также алкоголизм, табакокурение, употребление напитков типа «леда». Итогами всего этого помимо болезней (в первую очередь рака) становятся различные патологии развития плода. Это может быть безобидный недобор веса, а может и гидрофилия (внутречерепное скопление жидкости), анэнцифалия (отсутствие черепа), сросшиеся или отсутствующие конечности, искажение структуры тела. В прошлом такие случаи были очень и очень редки – недаром Квазимода стал на столько веков «национальным героем» Франции. Сейчас уродом уже никого не удивишь. Это стало так же привычно, как смог, синтетика (в том числе и пища). Целью своего реферата я ставил прежде всего донести до читателя всю остроту и масштабность проблемы свинского отношения к окр.среде, недаром ведь Конфуций говорил, что делая сегодня, мы делаем завтра.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Во всех наших экономических бедах, политических распрях и национальных претензиях мы порой теряем здравый смысл, забывая, что все мы являемся пассажирами одной лодки. С каждым годом сравнение планеты Земля с лодкой выглядит всё менее метафорическим и всё более точным обозначением жестокой реальности. В качестве подтверждения можете просмотреть следующую «галерею»:

Гидроцефалы. (Рис 6-8)

Анэнцифал. (Рис 9) Мозговая паталогия. (Рис 10) Сирена. (Рис 11)

Синдром Мебиуса – врождённые деформации у новорождённых. (Рис.12)

Волчья губа. (Рис 13) Сросшиеся близнецы. (Рис 14)

Рак нижнеё губы и щеки. (Рис 15-16)

А хотели так…