Химические факторы городской среды

Химические вещества, используемые человеком в процессе производства, стали постоянно действующим фактором на здоровье населения. Аварии и химические катастрофы усугубляют отрицательное воздействие токсических веществ на организм человека. Ведущую роль в загрязнении городов играют бенз(а)пирен, свинец, ртуть, хром и никель. Наиболее высокий индекс загрязнения получен по тяжёлым металлам, соединениям углерода, азота и серы.

Загрязнение воздуха, почв и поверхностных вод городов стало важнейшей проблемой века. Эта проблема касается не только отдельных стран, но и всей Земли в целом.

Известно, что чем больше численность города, тем выше «фоновое загрязнение». Города и посёлки делятся в зависимости от численности населения на крупнейшие, крупные, большие, средние и малые.

При равном числе жителей загрязнение воздуха обычно выше при наличие в населённом пункте предприятий нефтехимической промышленности, чёрной и цветной металлургии. Загрязнение воздуха выше также в городах, расположенных в местах с неблагоприятными метеорологическими условиями рассеивания (например, расположенных в горных долинах).

Атмосферный воздух

Исследования показали, что в атмосферу городов ежегодно поступает от нескольких тон до сотен тысяч сернистного газа, оксидов азота, оксида углерода и твёрдых веществ.

Количество выбросов в городах зависит от:

• развития индустрии

• автотранспорта

• уровня очистки выбросов вредных веществ.

Главным источником выбросов твёрдых веществ являются промышленные предприятия, сернистого газа - ТЭЦ и котельные, оксида углерода и оксидов азота – автотранспорт.

Загрязнение воздуха оказывает негативное влияние, как на население, так и на все городские объекты. Так, кислотные дожди и агрессивные химические соединения приводят к разрушению бетонных конструкций, ускорению коррозии металлических покрытий и ограждений.

От загрязнённого воздуха очень страдает городская растительность. Пыль закупоривает поры растений, затрудняет фотосинтез, в результате чего листья желтеют, задерживается рост деревьев, они легко погибают от болезней и вредителей. Наиболее губительное действие на растения оказывает диоксид углерода. Его концентрация 0,91 мг/м³ нарушает фотосинтез, а 2,6 мг/м³ приносит заметный вред. Вокруг экологически неблагополучных промышленных предприятий растительность намного беднее, чем в районах с не загрязненным воздухом. В то же время вредное влияние выбросов обнаруживается и на значительном расстоянии от предприятия. К загрязнению воздуха очень чувствительны хвойные и плодовые деревья, наиболее устойчивы – липа, ясень, тополь. На листьях растений осаждаются взвешенные частицы и адсорбируются газообразные примеси. С гибелью растений этот естественный фильтр, очищающий воздух, устраняется. Кроме того город лишается источника кислорода и фитонцидов.

В пригородных районах крупного промышленного центра отмечается низкая урожайность сельскохозяйственных культур и продуктивность животноводства.

При отборе овощных культур на исследование, которые росли на участках, расположенных в зоне действия промышленных выбросов химико-металлургических предприятий, обнаружено существенное превышение ПДК тяжёлых металлов (Pb - в 10,6 раз, Cd - в 16,8, Zn – в 1,5-5, Cu – в 1,5-3,3). Максимальное содержание Pb в капусте достигало 2,6 мг/кг (52 ПДК), Zn – 21,4 мг/кг (2,14 ПДК).

Загрязнение атмосферы обуславливает до 30 % общих заболеваний населения промышленных центров. Только 15 % горожан проживает на территории с допустимым уровнем загрязнения воздуха.

Атмосферный путь поступления токсических веществ в организм человека является ведущим. Это связано с тем, что при ингаляционном пути поступления химические элементы поглощаются наиболее интенсивно. Так, свинец, поступающий с воздухом, адсорбируется кровью на 60 %, а при поступлении с водой – на 10 %, в то време как с пищей – лишь 5 %.

Комплексный показатель суммарного загрязнения атмосферного воздуха (Ксум.) является информативно значимым для интегральной оценки микротерриторий города и их дифференциации в плане экологического неблагополучия.

В атмосферном воздухе промышленных городов содержатся аллергены и поллютанты, провоцирующие гиперреактивность дыхательных путей.

Аллергены атмосферного воздуха:

• формальдегид,

• сероводород,

• хром,

• никель.

Поллютанты атмосферного воздуха:

• диоксид азота,

• взвешенные частицы (пыль),

• диоксид серы,

• оксид углерода.

Вклад загрязнения атмосферного воздуха в формирование заболеваемости респираторными аллергозами составляет в некоторых городах от 16 % (бронхиальная астма) до 33 % (аллергический ринит). Существуют научные исследования, демонстрирующие выраженную связь заболеваемости аллергическим ринитом с содержанием формальдегида, сероводорода и оксида азота. Установлены прямые корреляционные связи средней силы заболеваемости бронхиальной астмы с содержанием сероводорода и оксида углерода. Известно, что аллергические риниты могут предшествовать заболеванию бронхиальной астмы.

Загрязнение атмосферного воздуха влияет отрицательно и на репродуктивное здоровье. При этом страдает репродуктивная функция, как женщин, так и мужчин. В крупных промышленных центрах в городских районах, расположенных недалеко от предприятий химической, нефтехимической и металлургической промышленности, наблюдается высокий уровень патологии беременности и родов (в 1.5-2 раза выше относительно чистых территорий), спонтанных абортов (в 2,5 раза выше), преждевременных родов, мертворожденности, частоты рождения детей с врождёнными аномалиями и пороками развития (в 6,7 раз). Сексологические исследования свидетельствуют о нарушении репродуктивной функции мужчин.

Химическое загрязнение городской почвы

Загрязнители городской почвы:

• металлы, в том числе тяжёлые,

• нефтепродукты и их производные, бенз(а)пирен

Металлы, являющиеся атмосферными аллергенами, попадают в почву и в снежный

покров, где их содержание имеет более высокий гигиенический ранг, чем в атмосферном воздухе.

Почвенные аллергены города: металлы: Ni, Cr, Va

Аллергены снегового покрова: Cr, Co

Клиническими особенностями респираторных аллергозов экологически неблагоприятных городских районов являются:

• появление заболеваний у лиц, не имеющих наследственной предрасположенности к аллергии,

• раннее начало заболевания,

• более тяжёлое течение,

• повышенный риск развития инфекционных осложнений,

• частое развитие полисенсибилизации.

Городские канцерогены:

• атмосферные: Ni, Cr, Cd,

• содержащиеся в пыли: подвижные формы Cd, As

• почвенные: Pb, As, бенз(а)пирен

Городские сточные воды

Современные города интенсивно загрязняют природные воды. Вместе со стоками промышленные предприятия сбрасывают в водоёмы токсические соединения Hg, Cd, Pb, F и неметаллов, агрессивные жидкости, поверхностно-активные вещества (ПАВ), минеральные и органические взвеси, нефтепродукты и др.

Город с миллионным населением ежегодно сбрасывает через канализационную сеть и помимо неё 350 млн тонн загрязнённых сточных вод (включая ливневые и талые воды с промышленных площадок, городских свалок, стоянок автотрансорта и др.) Городские сточные воды содержат до 16 тыс. тонн взвешенных веществ, 24 тыс тонн фосфатов, 5 тыс тонн азота, до 2,5 тыс. тонн нефтепродуктов. В городских стоках содержится около 600 тонн синтетических ПАВ. Содержание фтора может достигать 400-1000 т, цинка и меди – 25 т, мышьяка – 25 т и т.д.

Сточные воды городов отрицательно воздействуют на источники питьевого водоснабжения, расположенные ниже по течению от места их выпуска. Они служат причиной тяжёлых экологических последствий при проникновении в водоносные горизонты, из которых вода используется для питья и хозяйственны целей.

Целый комплекс городских проблем связан с подземными водами. Существует три причины негативных гидрологических процессов:

1. загрязнение атмосферы, почв и поверхностных вод;

2. эксплуатация артезианских вод;

3. утечки из подземных водонесущих коммуникаций.

Состав дождей и снега в городе всё более отличается от естественного из-за прогрессирующего загрязнения атмосферного воздуха, деградации лесопаркового защитного пояса и других причин. Так, повышается кислотность дождей (зафиксированы величины рН ниже 4,2), меняется химический состав (до нитратного и аммонийного), снег содержит до 30-40 г/л хлоридов натрия и калия. Атмосферные выпадения на почвы города содержат чрезвычайно высокие концентрации тяжёлых металлов (десятки и сотни раз превышающие фоновые ПДК). Почвы перестают быть барьером на пути загрязнений к грунтовым водам, так как сорбирующая способность исчерпана, а например, для ионов хлора практически равна нулю.

Усиленная и длительная эксплуатация артезианских вод города и пригорода ведёт к значительному понижению их уровня и напора. Формирование депрессии напоров ведёт к тому, что не чистые артезианские воды питаются холодными ключами, а наоборот, сильно загрязнённые речные и грунтовые воды просачиваются в артезианские пласты.

К негативным экологическим последствиям ведёт и утечка из канализации:

• из-за повышения влажности приземистого слоя атмосферы обостряются хронические заболевания,

• разрушаются фундаменты зданий, трубы, силовые кабели и линии связи,

• в подвалах плодятся комары, и разводится плесень,

• заболачиваются почвы,

• на деревьях появляются различные гнилостные образования и сухие вершины.