Органические вещества. К числу органических веществ, загрязняющих окружающую среду, относятся предельные, ненасыщенные, гидроароматические и ароматические углеводороды и их

К числу органических веществ, загрязняющих окружающую среду, относятся предельные, ненасыщенные, гидроароматические и ароматические углеводороды и их производные – спирты, альдегиды, кетоны, кислоты, эфиры. Ассортимент органических веществ, загрязняющих воздух, воду и почву, постоянно растет, и ученые не успевают изучать их влияние на живые организмы.

На некоторых химических предприятиях воздух загрязнен формальдегидом, муравьиной кислотой и другими веществами. У овсяницы луговой и тимофеевки луговой формальдегид вызывает заметное увеличение проницаемости мембран. У газонных трав под влиянием этого вещества отмечено частичное снижение интенсивности фотосинтеза.

В условиях теплицы, отапливаемой нефтепродуктами с целью обогрева и обогащения воздуха углекислым газом, вредное влияние на растения оказывает не только сернистый газ, но и олефины (этилен, пропилен, бутилен), которые накапливаются в результате неправильного функционирования топок, а также при работе в теплицах двигателей внутреннего сгорания. Этилен особенно ядовит для гвоздик, орхидей, тюльпанов, нарциссов и хризантем. Он приводит к преждевременному сбрасыванию листьев, что весьма нежелательно. Более ста лет назад на улицах Берлина можно было наблюдать листопад растений в середине лета. Выяснилось, что причиной этого являлся светильный газ, попадавший в атмосферу в результате неисправности городского газопровода. В светильном газе содержится этилен, который и был «виновником», более раннего «прихода осени» на улицы Берлина,

Этилен вызывает задержку роста проростков гороха, их изгибы, а также возникновение утолщений в зоне роста. Изгибы и эпинастию листьев вызывают также ацетилен и пропилен, однако эти газы эффективны в более высоких концентрациях, чем этилен. Этилен индуцирует пролиферацию растительных тканей, особенно камбия стебля и корня, что является причиной ростовых аномалий. Так, например, у гибискуса он вызывает возникновение наростов, похожих на корни, состоящие из недифференцированной ткани. Следует иметь в виду, что этилен вырабатывается самими растениями и по этой причине в незначительном количестве содержится во всех растительных тканях. В них он играет роль ингибитора ростовых процессов. Кроме того, этилен является природным регулятором созревания плодов. Он вырабатывается в зрелых плодах в таком количестве, что у незрелых плодов, находящихся с ними в одной камере, происходит ускоренное дозревание.

Одним из самых распространенных загрязнителей водоемов является фенол. Вода, загрязненная этим токсикантом, имеет коричневую окраску и характерный запах. Она приводит к отмиранию всего живого. По берегам рек гибнет растительность. Обработка парами фенола (концентрация 5–50 мг/м³) олиственных побегов древесных пород вызывает повышение содержания фенольных соединений в растениях наряду со снижением количества пигментов и углеводов в листьях. Этот эффект находится в прямой зависимости от концентрации фитотоксиканта и продолжительности его воздействия.

Широко распространенными загрязнителями окружающей среды органической природы являются пестициды. В настоящее время в мировом сельском хозяйстве ежегодно применяется около 2 млн. т этих веществ. Интенсивное их использование в сельском и лесном хозяйствах приводит к загрязнению воздуха не только в местах применения, но и на значительном расстоянии от них, чему способствует снос ветром аэрозолей, возникающих при авиационной и наземной обработке полей. Кроме того, ветер сдувает с почвы пыль, содержащую ядохимикаты. Наконец, пестициды могут поступать в атмосферу в результате неудовлетворительного их хранения па складах.

Ядохимикаты могут попадать в гидросферу. Пути их поступления в водную среду различны: с ливневыми и талыми водами, со стоками промышленных предприятий, изготавливающих пестициды, при обработке с помощью авиации территорий, примыкающих к водоемам. Иногда пестициды специально вносятся в водоемы дли борьбы с гнусом, для уничтожения малоценных и хищных видов рыб, для предотвращения «цветения» водоемов. Возможны и другие пути загрязнения водной среды ядохимикатами: в результате мытья тары из‑под пестицидов, транспорта, использовавшегося для их перевозки, и т. д. Некоторые пестициды плохо растворимы в воде. Они опускаются на дно водоемов и могут служить источником вторичного загрязнения воды при взмучивании ее. В каждом 1 м³ воды рек восточных штатов США несут, в среднем по 5 мг пестицидов.

Наиболее опасны для человека стойкие пестициды хлорорганической природы, способные длительно, до 10 лет, сохраняться в почве и накапливаться в организме человека в жировой ткани. Эти пестициды нередко поступают в организм человека из животных продуктов, особенно высокожирных. Исследования показали, что в жировой ткани вегетарианцев пестицидов вдвое меньше, чем в жировой ткани людей, питавшихся смешанной пищей.

В развивающиеся страны, где контроль за использованием химических средств в сельском хозяйстве почти не осуществляется вследствие отсутствия законов об охране окружающей среды, компании промышленно развитых капиталистических стран нередко поставляют запрещенные у себя в стране к применению токсические химические препараты. По неполным данным, за 1971–1976 гг. в странах Центральной Америки было зарегистрировано 19 тыс. случаев отравления инсектицидами. По данным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно в мире около 500 тыс. человек заболевает, а свыше 5 тыс., умирает в результате отравления пестицидами.

Беспокойство ученых вызывает накопление в окружающей среде продуктов бытовой химии, в частности веществ, входящих в состав стиральных порошков. В водоемы попадает большое количество детергентов, широко, используемых для изготовления моющих средств, в производстве синтетического каучука, на текстильных фабриках и т. д. Некоторые из них очень ядовиты и уничтожают в достаточно высокой концентрации всю фауну и флору. Ядовитость их усиливается тем, что они препятствуют поступлению кислорода внутрь водоема.

Моря и океаны сильно загрязнены нефтью и нефтепродуктами. Значительное их количество поступает в гидросферу при морской транспортировке нефти, при сравнительно частых авариях нефтеналивных танкеров, а также в результате аварий на морских буровых платформах. Доля, вносимая в загрязнение гидросферы морскими буровыми установками, постоянно растет. Загрязняют морскую воду нефтью и нефтепродуктами пассажирские, грузовые и военные суда. В настоящее время существует система международных соглашений, направленных на ограничение поступления этих вредных веществ в море. Тем не менее они по‑прежнему загрязняют морские просторы, ибо никакими международными соглашениями невозможно предотвратить штормовую погоду и аварийные ситуации.

Растекаясь по поверхности моря, нефть образует огромные маслянистые пятна, тянущиеся иногда на несколько тысяч километров. Это сопровождается массовой гибелью морских птиц, ибо нефть, смачивая оперение, приводит к склеиванию перьев, уменьшению защитных функций их от холода. Кроме того, попадая в пищеварительный тракт, нефть вызывает отравление птиц. На многих побережьях морские волны постоянно выбрасывают мертвых или полумертвых птиц, запачканных нефтью. Даже в Антарктиде обнаружены колонии пингвинов, измазанных нефтепродуктами.

Нефтяная пленка на поверхности морей и океанов нарушает газообмен и влагообмен между атмосферой и гидросферой, угнетает развитие планктона. Растворимые в воде компоненты нефти отравляют обитателей морей и океанов, отрицательно сказываются на вкусовых качествах мяса морских животных.

Мутагены

В настоящее время известно большое количество химических соединений, способных вызывать возникновение мутаций – наследственных изменений в клетках. Эти вещества также представляют большую опасность, связанную с возникновением нежелательных наследственных аномалий человека, животных и растений.

В современном химическом производстве находят применение разнообразные вещества, обладающие большой мутагенной активностью (эпоксиды, этиленимины, алкилсульфаты, сульфоны и др.). Эти и многие другие соединения прямо или косвенно попадают в организм человека через воздух, воду, продукты питания, лекарственные препараты, пищевые добавки, консерванты и т. д. Мутагенной активностью обладают многие пестициды. Из 126 обследованных пестицидов почти три четверти вызывали мутации. Среди выхлопных газов автомобилей с точки зрения мутагенной опасности имеют значение свинец, окислы азота, углеводороды, триметилфосфат. К мутагенам относятся также соли хлорной кислоты (перхлораты), встречающиеся в сточных водах.

В результате воздействия мутагенных факторов, загрязняющих окружающую среду, на микроорганизмы возможно возникновение таких форм болезнетворных вирусов, бактерий, грибов, которые обладают особо патогенными свойствами, и к которым у человека может отсутствовать иммунитет.

Возникновение мутаций не приводит, как правило, к непосредственной гибели растений, однако потомство от таких растений может иметь различные врожденные аномалии, иногда приводящие к смерти.

Канцерогены

К опасным загрязнителям природной среды относятся канцерогенные вещества. Источники их разнообразны. Наибольшую долю канцерогенов составляют полициклические ароматические углеводороды (ПАУ). Типичными представителями ПАУ являются бензпирен и бензантрацен. Источниками ПАУ служат процессы синтеза при термическом разложении органических веществ (углей, сланцев, торфа, древесины), при крекинге и пиролизе нефти и нефтепродуктов. ПАУ формируются также при работе двигателей внутреннего сгорания. Так, в 1 м³ выхлопных газов автомобилей содержится около 0,5 мкг бензпирена. В наибольшей степени он загрязняет обочины дорог и придорожную полосу шириной до 20 м.

Полициклические ароматические углеводороды присутствуют не только в атмосфере, они все более накапливаются в водоемах, поступая в них вместе с паводковыми, грунтовыми и ливневыми водами. Источником бензпирена в водоемах являются сточные воды различного происхождения (коммунально‑бытовые, текстильные и фенольные от коксохимических производств). В силу слабой растворимости в воде ПАУ накапливаются в донных отложениях, откуда постепенно вновь поступают в воду. Присутствие в сточных водах некоторых веществ повышает растворимость ПАУ, в том числе бензпирена.

ПАУ оказывают влияние на рост и другие физиологические процессы растений. Такие вещества, как бензпирен, бензантрацен, при увеличении концентрации вызывают деструкцию клеток корня кукурузы. Наиболее заметные изменения наблюдались в рибосомах, митохондриях, пластидах и ядрах клеток. Определенные концентрации ПАУ приводят к возникновению у растений различных аномалий, в том числе опухолей.

Наряду с ПАУ в природной среде встречается ряд химических канцерогенов иной природы, главным образом гетероциклических и азотсодержащих соединений, например алкилнитрозамины, бензидин, аминоазосоединения. Эти вещества имеют сравнительно простое строение, легко растворимы в воде. Во внешнюю среду они поступают в результате некоторых производственных процессов, имеющих место, например, в резиновой промышленности. Нитрозосоединения легко синтезируются в организмах и в природной среде из предшественников, которыми могут быть нитриты, нитраты, а также вторичные амины. Некоторые пестициды могут представлять канцерогенную опасность, поскольку обладают способностью превращаться в канцерогенные продукты. Среди гербицидов, подвергающихся нитрозированию, в первую очередь следует отметить карбаматы, производные мочевины и триазинов.

Канцерогенной активностью обладают также свободные радикалы различных соединений, обнаруженные в атмосфере ряда городов, например, в Лос‑Анджелесе. Неудивительно, что имеется тенденция к повышению частоты заболеваемости раком легких в городах по сравнению с сельской местностью.

В Институте физики АН Грузинской ССР установлено, что концентрация ионов металлов в молекулах ДНК и РНК заметно возрастает при злокачественной трансформации клеток. Исследователи обнаружили, что повышенная концентрация того или иного металла прямо связана с возникновением опухоли в том или ином органе. По этой причине ученые полагают, что загрязнение окружающей среды металлами приводит к накоплению их в молекулах нуклеиновых кислот, в результате чего нарушается нормальное функционирование клеток.

Несмотря на незначительное в ряде случаев содержание канцерогенов во всевозможных выбросах, общее их поступление в биосферу Земли в настоящее время выражается значительными цифрами.