Zanieczyszczenia środowiska a organizmy żywe i organizm człowieka
Działanie człowieka na polu zasad higieny oraz ochrony zdrowia od wielu lat przynosi pozytywne skutki. Osiągnięcia w zakresie medycyny pomogły zwalczyć dużo chorób epidemicznych (między innymi dżumę, cholerę, ospę, tyfus). Statystyki na temat umieralności niemowląt także uległy poprawie. Większość krajów świata zanotowała też wydłużenie przeciętnego czasu życia. Ciągle jednak pojawiają się nowe problemy. Zdrowie jest pewnym stanem psychicznym, który warunkuje struktura organizmu jak i równowaga dynamiczna pomiędzy organizmem oraz środowiskiem. Bardzo dynamiczne przemiany środowiskowe , które powodują zaburzenie właściwych relacji na linii organizm - warunki życia, okazały się w ostatnich dekadach szczególnie groźne dla naszego zdrowia. Człowiek jako gatunek wywodzi się ze środowiska naturalnego i jest od niego uzależniony przez wodę, pokarm oraz powietrze. Postęp ewolucyjny pozwolił mu przystosować się do naturalnie zmiennych warunków chemicznych oraz fizycznych parametrów wspomnianych elementów. Niestety, negatywny wpływ antropogeniczny na środowisko zaczynają dominować nad możliwościami adaptacyjnymi człowieka. W dalszym ciągu poważne zagrożenie stanowią czynniki biologiczne, czyli organizmy chorobotwórcze oraz pasożyty. Nie stanowią one jednak cechy charakterystycznej naszej epoki. Dla rozprzestrzeniania się chorób istotny jest sposób wykorzystywania przestrzeni, a także niesamowite ilości odpadów oraz ścieków. Około 1/3 ludzkości zagrożona jest chorobami zakaźnymi, pasożytniczymi oraz niedożywieniem. Wśród zagrożeń antropogenicznych dla życia i zdrowia ludzi najważniejszym jest zanieczyszczenie chemiczne środowiska. W obecnych czasach człowiek produkuje ok. 50 tysięcy związków chemicznych, nie występujących w przyrodzie, a każdego roku powstaje około tysiąca nowych. Wpływ na zdrowie części z nich nie zostały jeszcze do końca poznany. W przypadku innych ich szkodliwość została stwierdzona dopiero po bardzo długim okresie użytkowania (chodzi tu o substancje działające mutagennie, teratogennie i rakotwórczo). Zagrożenie jest tym większe, że społeczeństwo ignoruje ostrzeżenia na temat szkodliwości tych substancji, nawet jeśli istnieją na to naukowe dowody. Ludzie zanieczyszczają środowisko także jego własnymi produktami. Wykorzystują je nieumiejętnie, tzn. nie tam gdzie powinni i w nadmiernych ilościach, przez co stwarzają zagrożenie zdrowia oraz życia. Niektóre choroby mogą również wynikać z oddziaływania takich czynników jak hałas, promieniowanie jonizujące oraz elektromagnetyczne.
Choroby cywilizacyjne stanowią skutek działania na człowieka czynników chorobotwórczych, które są charakterystyczne dla naszej cywilizacji, między innymi nieustannego napięcia przy małej ilości ruchu, złożonych konfliktów społecznych, złego odżywiania, substancji chemicznych i promieniotwórczych, hałasu. Takimi chorobami są np. nowotwory, alergia, wrzody żołądka oraz dwunastnicy, astma, problemy ze słuchem, nerwica, miażdżyca wraz z jej konsekwencjami (zawały, wylewy). Choroby te najbardziej nasilone są w krajach wysoko rozwiniętych, z wysoką stopą życiową obywateli. Kraje najuboższe nadal dotykane są głównie przez choroby zakaźne, przenoszone przez pasożyty i spowodowane nieprawidłowym odżywianiem.
Możemy wyróżnić trzy rodzaje negatywnych skutków oddziaływania zmodyfikowanego środowiska na nasze życie oraz zdrowie. Najgroźniejsza jest druga kategoria, do której należą choroby związane bezpośrednio ze złym odżywianiem lub chemicznym zanieczyszczeniem środowiska, lub też wywołane przez promieniowanie jonizujące, hałas i wibracje. Są to między innymi uszkodzenie różnych narządów wewnętrznych (łącznie z układem nerwowym), a także czynnościowe zaburzenia w biologicznych reżimach warunkujących prawidłowe funkcjonowanie organizmu. Najlepszym przykładem może być tutaj wzrost przypadków zachorowań na raka. Najczęściej powstawanie nowotworów związane jest z silnie działającymi wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi, rozpuszczalnikami emitowanymi przez fabryki chemiczne, chlorowcopochodnymi węglowodorów, azbestem, metalami ciężkimi, związkami fluoru i promieniowaniem jonizującym. Nowotwory mogą dawać pierwsze objawy dopiero nawet do kilkudziesięciu lat od zetknięcia się z substancją rakotwórczą.
Już w czasach starożytnych ludzie zajmowali się sposobami na chronienie środowiska. Początkowo skupiano się głównie na dzikich zwierzętach, i ochronie zasobów leśnych. Dopiero w wieku XIX zaczęto porządkować prawne kwestie związane z ochroną środowiska. W Polsce prekursorem w tej dziedzinie był prof. Maksymilian Siła-Nowicki - przyrodnik i współzałożyciel Towarzystwa Tatrzańskiego.
SPOSOBY ODDZIAŁYWANIA ZANIECZYSZCZEŃ NA ORGANIZM CZŁOWIEKA
Zanieczyszczenia atakują organizm człowieka za pomocą różnych dróg. Ponieważ wszystkie elementy środowiska są ze sobą powiązane, wystarczy zanieczyszczenie jednego z nich, aby wywrzeć wpływ na nasze zdrowie.
Największa liczba związków oraz pierwiastków chemicznych dostaje się do naszego ustroju wraz z pokarmem. Zmiany w składzie chemicznym wody, gleby oraz powietrza skutkują nadmiernym skoncentrowaniem związków toksycznych w pokarmie. Wyjątkowo niebezpieczne działanie mają substancje łatwo przenikające do łańcucha pokarmowego i gromadzą się w poszczególnych organizmach żywych. Pokarmy i napoje wzbogaca się substancjami konserwującymi, barwiącymi i smakowymi, które często nie są obojętne dla naszego zdrowia. Zanieczyszczenia wprowadzane są także podczas przetwarzania lub dystrybucji produktów spożywczych. Zanieczyszczenia przedostające się drogą pokarmową są tym groźniejsze, że akumulacja jednej substancji w organizmie żywym powoduje powstawanie niedoboru innej. Jest to zjawisko zwane antagonizmem, według którego pierwiastek występujący w środowisku w nadmiarze wypiera z niego inne substancje, co powoduje zaburzenie w proporcjach mikroelementów obecnych w naszym pokarmie.
Zanieczyszczenia pochodzenia chemicznego mogą wniknąć do naszego organizmu również przez drogi oddechowe. Razem z wdychanym powietrzem otrzymujemy też gazy, pary rtęci, azbest, ołów, pył inne substancje niebezpieczne. Może to skutkować porażeniem dróg oddechowych, astmą, skłonnością do przeziębień, chronicznym bronchitem, rozedmą płuc, chorobami serca, rakiem płuc oraz zakłóceniami i uszkodzeniami ośrodkowego układu nerwowego/
Dużo słabiej zanieczyszczenia oddziałują natomiast przez skórę.
ZANIECZYSZCZENIE WODY
Czynnikiem niezbędnym dla życia człowieka, roślin i zwierząt jest nie zanieczyszczona woda w zbiornikach. Używana jest do picia oraz nawadniania pól, a także stanowi środowisko życia dla roślin i zwierząt. Wiele krajów stosuje praktykę wydalania ścieków miejskich wprost do rzek. Mimo, że zwykle ścieki ulegają naturalnemu rozkładowi, zbyt duże ich stężenie zabija żywe istoty, a także ułatwia rozwijanie się i przenoszenie chorób. Fabryki i inne zakłady przemysłowe usytuowane nad rzekami często korzystają z ich zasobów wodnych w celu np. chłodzenia. Niektóre z nich traktują wypompowywanie ścieków wprost do rzeki jako niezwykle wygodny sposób na pozbycie się produktów ubocznych. Są to nierzadko odpady toksyczne - na przykład tzw. dioksyny to związki chemiczne, które wykazują działanie rakotwórcze na nasz organizm, powodują uszkodzenia płodu i uszkodzenia skóry, a także wiele innych negatywnych skutków. Rzeki zatruwa się pestycydami i nawozami sztucznymi, używanymi przez rolnictwo w walce ze szkodnikami oraz dla zwiększenia plonów. Pomimo ustanowienia przez wiele krajów specjalnych praw, mających na celu ograniczenie emisji odpadów toksycznych do rzek, nadal zauważyć można przedostawanie się substancji niebezpiecznych do naszego środowiska. W wielu regionach świata zatruto przeróżne rzeki i jeziora. Przykładowo Wielkie Jeziora, znajdująca się na granicy Stanów Zjednoczonych i Kanady zanieczyszczane są przez trujące odpady z fabryk usytuowanych na ich brzegach. Również kraje rozwijające się prowadzą takie praktyki, prowadzące do niszczenia życia wodnego (na przykład Chile).
Już przed wiekami topiono większość odpadów w morzu, ale dopiero jakiś czas temu uświadomiliśmy sobie, jaką krzywdę wyrządzamy w ten sposób florze oraz faunie oceanów. Na przykład wpuszczanie ścieków i nawozów sztucznych do oceanów powoduje niekontrolowany przyrost glonów, które z kolei mogą wydzielać toksyny, zatruwające ryby oraz mięczaki żyjące w środowiskach morskich. Spożycie takich organizmów może powodować zatrucia pokarmowe oraz zaburzenia nerwowe. Pozbywanie się substancji toksycznych poprzez wrzucanie ich do morza jest zakazane we wszystkich krajach. Wyrzucanie w ten sposób odpadów promieniotwórczych zostało całkowicie zakazane w 1983 roku, ale te odpady, które wyrzucono do tej pory będą wywoływać niebezpieczne skutki jeszcze tysiące lat. Najmniej niebezpieczne odpady z elektrowni jądrowych wyrzucane są nadal do morza, natomiast rzeki, które płyną przez tereny przemysłowe niosą ze sobą toksyczne chemikalia. Foki z Morza Północnego cierpią na choroby, najprawdopodobniej wywołane jego chemicznym skażeniem.
Przed 50 laty japońskie zakłady chemiczne wpuściły ścieki z zawartością rtęci do zatoki o nazwie Minamata. Nikomu nie przyszło wtedy do głowy, jak tragiczne mogą być tego skutki. Rtęć została skumulowana w rybach. U osób, które spożyły ryby zaczęto obserwować konwulsje oraz paraliż i zanotowano więcej niż 40 przypadków śmiertelnych, a tysiące innych cierpiało z powodu innych dolegliwości.
W japońskim mieście Haginoszima nawadniano pola ryżowe przy użyciu wody z rzeki skażonej ściekami przemysłowymi (lata 50 i 60). Rośliny wraz z wodą otrzymywały kadm, natomiast u ludzi, którzy jedli ten ryż, zaobserwowano osłabienie kości. Przed rokiem 1986 zmarło z tego powodu przynajmniej 100 osób.
Ścieki i odpady przemysłowe zatruwają faunę i florę. Przedostając się do rzek i mórz substancje te wyniszczają wszelki znajdujące się tam życie. W licznych krajach duże ilości pestycydów oraz nawozów sztucznych spowodowały skażenie jezior, a w konsekwencji wyginięcie ryb.
ZANIECZYSZCZENIA W POWIETRZU
Toksyczne chemikalia zagrażają nam nawet poprzez oddychanie zanieczyszczonym powietrzem, które emitują np. kominy spalarni albo uszkodzone w drodze wypadku zakłady chemiczne. Również żywność oraz woda, którą pijemy może być skażona trującymi substancjami. Mimo, że precyzyjne określenie skutków działania poszczególnych związków chemicznych na zdrowie człowieka, wiadomo, że część z nich może powodować raka, problemy z ciążą, choroby skóry, choroby kości, ślepotę i uszkodzenia mózgu.
Zanieczyszczenia znajdujące się w atmosferze opadają na ziemię i oddziałują destrukcyjnie na glebę oraz wody powierzchniowe, co powoduje z kolei zagrożenie dla wszystkich ogniw łańcucha pokarmowego.
Różne rodzaje substancji zanieczyszczających powietrze, takie jak związki siarki (H2S, SO2 oraz SO3), fluoru, a także tlenki azotu oraz pył mają destrukcyjne działanie na rośliny. Mogą one niszczyć komórki w sposób bezpośredni, zatykają aparaty szparkowe roślin, pokrywają liście warstwą ograniczającą dopływ światła, co z kolei hamuje fotosyntezę. Kiedy wnikną do wewnątrz, mogą spowodować zanik chlorofilu. Najgroźniejsze są z tego powodu pyły cementowe, które pod wpływem wody zamieniają się w skorupkę. Skażenie atmosfery niesie największe zagrożenie ekosystemom leśnym, szczególnie lasom iglastym. Jako przykład można tu przytoczyć lasy Gór Izerskich, które uległy zniszczeniu przez SO2, a także okolice Puław, gdzie zaobserwować można działanie związków azotu. Spożywanie skażonych roślin i wdychanie zanieczyszczonego powietrza powoduje choroby u zwierząt. Ma to swoje konsekwencje również w hodowli zwierząt gospodarskich oraz na zdrowiu i życiu zwierząt leśnych i dzikich ptaków.
KWAŚNE ODPADY A ROZWÓJ ORGANIZMÓW
Powietrze zanieczyszczone kwasami to nie problem pojedynczych krajów albo nawet kontynentów, jest to problem dotyczący całego globu. Najlepiej zbadane zostały skutki działania kwaśnych deszczy na starym kontynencie - ich wpływ na nasze zdrowie, na rośliny, zwierzęta i wodę. Ale takie same problemy ma też Ameryka Północna i Azja.
Ten typ zanieczyszczeń wpływa przede wszystkim na kwaśność wód w zbiornikach stojących (np. jezior), ale również na wody płynące (rzeki, strumienie, kanały). Zakwaszone wody są bezużyteczne gospodarczo, ale, co najważniejsze, niebezpieczne dla ludzi oraz zwierząt. Flora i fauna zamieszkująca słodkie wody śródlądowe różnią się stopniem tolerancji na zmiany zakwaszenia wody. Najniższym stopniem wykazują się ślimaki oraz małże, trochę wyższym owady (np. jętki oraz chruściki), a następnie mamy pstrągi, potem węgorze i plankton. Najbardziej tolerancyjne są niektóre gatunki roślin wodnych. Jeziora południowej Skandynawii zostały pozbawione wielu roślin czy zwierząt, które albo wyginęły, albo zmniejszyły liczebność. Około 20% zbiorników południowej Norwegii oraz Szwecji odznacza się dużym zakwaszeniem. W Szwecji lat 70. kwaśny odczyn wody w jeziorach szwedzkich przewyższał nawet tysiąckrotnie ten sam wskaźnik z lat 30. czy 40. w jeziorach o takim zakwaszeniu obumiera wiele roślin oraz zwierząt. Zubożeniu o gatunki żywiące się tymi organizmami ulega również środowisko wodno-lądowe. Jako przykład może posłużyć zmniejszenie populacji nurków, a także ptaków ze środowiska słodkowodnego, spowodowane zmniejszeniem ilości pokarmu w jeziorach (który stanowią poczwarki jętek i larwy chruścika).
Kwaśne deszcze są też przyczyną powstawania uszkodzeń drzew oraz innych roślin. Z powstawaniem efektu tzw. "śmierci lasów" łączone są zazwyczaj zanieczyszczenia powietrza, w szczególności kwaśne deszcze. Skażenie i zakwaszenie powietrza oddziałuje na roślinność bezpośrednio albo pośrednio. Bezpośrednią przyczyną uszkodzeń są kwaśne opady, zarówno suche jak i mokre, a także ozon zalegający tuż nad powierzchnią Ziemi. Oddziaływanie pośrednie odbywa się poprzez zakwaszoną glebę i wody. Kwaśne substancje powodują uszkodzenia liści i korzeni drzew oraz zmniejszają ilość substancji odżywczych zawartych w podłożu. Niszczą też woskową warstewkę ochronną igieł i liści oraz uszkadzają szparki oddechowe, przyczyniając się do zbyt dużego parowania wody. Dodatkowo, kwasy są odpowiedzialne za rozkład chlorofilu zawartego w zielonych elementach roślin. Oddziaływanie na elementy zielone powoduje zwiększenie wrażliwości drzew na czynniki takie jak susza, niska temperatura, silny wiatr. Zakwaszona gleba jest przyczyną uszkadzania korzeni roślin. Z gleby takiej wypłukiwane są wszystkie najistotniejsze dla roślin składniki - magnez, miedź, mangan. Występuje w nich także niedobór wody oraz ważnych substancji odżywczych. Ostatnie lata przyniosły gwałtowne wymieranie drzew leśnych. Po raz pierwszy w Europie zaobserwowano tak masową zagładę drzew w Schwarzwaldzie w Niemczech. Ostatnie 20 lat zaznaczyło się w Europie uszkodzeniem ogromnych powierzchni lasów iglastych oraz liściastych. W naszym kraju uszkodzonych jest w 60% około połowy gatunków wszystkich drzew. Szczególnie zagrożone są drzewa iglaste. W czeskich i polskich Sudetach można zaobserwować kikuty obumarłych drzew iglastych, stanowiących kiedyś zieloną przestrzeń.
Zanieczyszczenia kwasowe grożą w jednakowym stopniu drzewom, uprawom, glebom i zwierzętom, oraz ludziom - ich zdrowiu i życiu. Szczególnie groźny jest dla nas smog, który prowadzi choroby układu oddechowego i krążenia. Dodatkowo dochodzi jeszcze kwaśne zanieczyszczenie wód pitnych, pochodzących zarówno z ujęć podziemnych jak i powierzchniowych. Kwasy obecne w powietrzu i glebie są odpowiedzialne za obecność w wodzie szkodliwych metali, dlatego w woda w naszych mieszkaniach zawiera często ołów, miedź, cynk, glin i kadm. Dostarczanie tych metali do organizmu wraz z wodą i innymi produktami spożywczymi jest groźne dla naszego zdrowia. Kadm może uszkadzać nerki, miedź powoduje biegunkę, glin osłabia kości i uszkadza mózg, ołów ma szkodliwy wpływ na system nerwowy. Według badań, duże ilości glinu mogą być przyczyną zachorowania na chorobę Alzheimera lub Parkinsona.
Oddychają, dostarczamy płucom zanieczyszczone powietrze. Zawiera ono mniej tlenu, co powoduje kłopoty z oddychaniem oraz krążeniem. Wszystkie wdychane zanieczyszczenia dostają się w głąb pęcherzyków płucnych, skąd tlen przedostaje się do krwiobiegu. Jeśli dojdzie do reakcji wilgotnego środowiska płuc z dwutlenkiem siarki wdychanym z powietrzem, może wytworzyć się kwas siarkowy, który paraliżuje funkcje płuc. Również zbyt duże stężenie ozonu we wdychanym powietrzu może uszkodzić nasze płuca. Ozon jest przyczyną kaszlu, wyniszczania tkanek i osłabienia naturalnej ochrony organizmu przed infekcjami.
SKUTKI NISZCZENIA WARSTWY OZONOWEJ
Największe zagrożenie dla warstwy ozonowej w atmosferze jest prowadzona przez człowieka działalność przemysłowa. Przede wszystkim jej niszczenie powodują freony, ale też inne gazy, jak na przykład metan lub tlenki azotu. Ozon jest bardzo ważny dla Ziemi, a jego niszczenie powoduje zagrożenie życia na naszej planecie. Ozon chroni to życie i nie dopuszcza do przedostania się na powierzchnię Ziemi niebezpiecznego promieniowania ultrafioletowego (UV-C) i zatrzymuje część promieniowania UV-B, które w nadmiarze również jest stanowi zagrożenie. Zniszczenie takiej tarczy ochronnej jest niebezpieczne dla naszego zdrowia. Zmniejszenie ilości ozonu o 10% oznacza o 26% więcej zachorowań na raka (według danych ONZ - listopad 1991). Stwierdzono też, że mniejsza zawartość ozonu w atmosferze nie zatrzymuje odpowiedniej ilości promieniowania UV-B, co prowadzi do obniżenia odporności organizmów, oraz powstania wielu chorób wzroku (zaćma, nadwzroczność, ślepota). Zostaje też zaburzony łańcuch pokarmowy, a czasami prowadzi do zmniejszenia produkcji rolnej. Zbyt duża dawka promieniowania powoduje obniżenie jakości i obfitości zbiorów, między innymi ryżu, pszenicy lub kukurydzy. Nadmierne promieniowanie wywołuje również szkodliwe skutki, o różnym stopniu nasilenia, na wszystkie organizmy w ekosystemach, co powoduje zmianę zależności pokarmowych, a konsekwencji grozi nawet katastrofą ekologiczną. Zaburzenie łańcucha pokarmowego bywa zagrożeniem dla dostępu do żywności na całej planecie. Przykładowo, jeśli wyginie plankton roślinny i zwierzęcy w wodach mórz, zagładzie ulegną ryby, stanowiące poważne źródło pokarmu dla wielu mieszkańców Ziemi.
JAK ZWIĄZKI CHEMICZNE WPŁYWAJĄ NA ORGANIZMY ŻYWE
Amoniak (NH3) - podrażnia błony śluzowe wyściełające drogi oddechowe i oczy, a także skórę. Powoduje niemiłe uczucie pieczenia gardła, objawia się też kaszlem, ślinotokiem, nudnościami, łzawieniem, bólami głowy. Wyjątkowo groźny jest dla oczu - jest przyczyną nieodwracalnego zmętnienia i owrzodzenia rogówki oka, co w końcu może spowodować jej przebicie. W konsekwencji takim zmianom towarzyszą uszkodzenia tęczówki, a także ciała szklistego oraz siatkówki, doprowadzając stopniowo do całkowitej utraty wzroku. Amoniak wyczuwalny jest za pomocą narządu węchu w stężeniu 0,5mg/m3. Wyższe stężenie, rzędu 1,5 ∙ 103 mg/m3, staje się niebezpieczne dla naszego życia. Amoniak to trucizna dla ryb oraz planktonu. W przypadku ryb szkodliwa jest zawartość 1,25 mg/m3. Stonogi wytrzymują oddziaływanie amoniaku do progu 10 ∙ 103 mg/m3, natomiast skorupiaki giną w stężeniu rzędu 8 ∙ 103 mg/m3. Amoniak dostaje się do atmosfery między innymi podczas procesu srebrzenia luster. Amoniak to składnik gazów, które powstają podczas rozkładania się ciał organicznych, przykładami takimi są: produkcja klejów zwierzęcych, fabryki dykty, rzeźnie, garbarnie i rozkład odchodów.
Arsen (As) - wraz ze swoimi związkami uszkadza błony śluzowe i skórę, czasami nawet układ nerwowy, narządy miąższowe i krew. Oddziaływanie pyłu arsenowego w stosunku do błon śluzowych objawia się ich przekrwieniem, obrzękiem i zmianami zapalnymi układu oddechowego oraz spojówek oczu. Zatrucia przewlekłe powodują zaburzenia czucia kończyn. Arsen obecny jest w każdym rodzaju tkanek organizmu, przede wszystkim jednak we włosach oraz paznokciach. Konsekwencją wpływu arsenu i zmian nim wywołanych bywa rak skóry. Woda pitna zawiera 1 ∙ 10-4 mg/m3. Duże stężenia arsenu mogą być obecne w żywności(aż do 50 mg/kg). Stężenie związków arsenu w atmosferze zazwyczaj nie przekracza 1 ∙ 10-5 mg/m3. jest to substancja stanowiąca stały element zanieczyszczający środowisko. Związki arsenu przekształcają się w środowisku w arsen trójwartościowy (i jego związki).
Azotany (NO i NO2) - przede wszystkim powodują methemoglobinemię. Wyniki badań przeprowadzonych na szczurach wskazują, że azotany mają działanie embriotoksyczne (powodują obumieranie płodów oraz resorpcję i spadek masy noworodków). Związki te, które w powietrzu występują jako aerozole, maja działanie podrażniające układ oddechowy. Noworodki i niemowlęta oraz małe dzieci są wyjątkowo podatne na wywołanie methemoglobinemii poprzez azotany. Związki te mogą wspomagać rozwój różnych rodzajów nowotworów. Bezpośrednie źródło przedostawania się azotanów do powietrza stanowią zakłady produkujące nawozy mineralne. Natomiast źródło pośrednie to produkcja chemiczna oraz przemysł energetyczny. Azotany istnieją w środowisku dzięki działalności tzw. bakterii nitryfikacyjnych. Związki te przechodzą przez szereg przemian, związanych z obiegiem azotu.
Benzo(a)piren -to środek kancerogenny zarówno dla zwierząt jak i ludzi. W przypadku myszy wykazał działanie embriotoksyczne i teratogenne (czyli powodujące uszkodzenia w łańcuchu DNA). Na człowieka bnzo(a)piren oddziałuje za pośrednictwem dróg oddechowych i przewodu pokarmowego. Źródłem powstania brnzo(a)pirenu jest niecałkowite spalanie paliw, jak również powstaje w następstwie biosyntezy prowadzonej przez organizmy żyjące w wodzie. W atmosferze stężenie benzo(a)pirenu wynosi do 74x10-6 mg/m3, natomiast w przypadku wody do 13 ∙ 10-3 mg/m3. Dodatkowo, benzo(a)piren może być obecny w naszej żywności, a także w glebie oraz tkankach wielu gatunków organizmów. Substancja ta przenoszona jest prze pył i wodę. Podlega on procesom biotransformacji oraz zmianom spowodowanym działaniem światła, tlenu oraz temperatury.
Chlor (Cl) - ma działanie bakteriobójcze destrukcyjne na organizmy wodne. Jest to gaz drażniący. Ma wpływ na błony śluzowe wyściełające drogi oddechowe, a także na spojówki oczu oraz skórę. Małe dawki tego pierwiastka powodują niekorzystne działanie przede wszystkim na górne drogi oddechowe, natomiast duże stężenia dotykają również odcinków środkowych i dolnych. Stężenie przekraczające 50 mg/m3 jest odpowiedzialne za drażnienie błon śluzowych w oku, nosie i górnych drogach oddechowych, powoduje łzawienie oraz kichanie i kaszel, czemu towarzyszy ból głowy i bóle za mostkiem. Jeśli stężenie to przekroczy 200 mg/m3, objawia się obrzękiem płuc i śmiercią w kilka godzin, poprzedzoną dusznością i niewydolnością krążenia. Jeszcze wyższe stężenie oznacza wystąpienie obrzęku głośni i natychmiastową śmierć. Pierwiastek ten nie jest gromadzony przez nasz organizm, stąd nie istnieją przewlekłe zatrucia chlorem. Natomiast osoby narażone na jego działanie przez długi czas skarżą się na chroniczny nieżyt dróg oddechowych, występują u nich uszkodzenia w błonach śluzowych (jama ustna) oraz szkliwa zębów. Duże stężenia, którym towarzyszy para wodna, kończą się często uszkodzeniami skóry. Chlor jest wyczuwalny przez narząd węchu w stężeniu 0,06 mg/m3. Już wtedy istnieje groźba zatrucia. Chlor przedostaje się do środowiska głównie przez emisję z wykorzystujących go zakładów. W powietrzu unosi się tuż nad powierzchnią ziemi. Zasięg jego śmiertelnego oddziaływania może sięgać na odległość 50 km od miejsca emisji tworzyć pasmo skażenia szerokie na kilka kilometrów. Obecny w atmosferze wchodzi w reakcję z parą wodną, co daje kwas solny oraz tlen. Jest w nieznacznym stopniu rozpuszczalny w wodzie, dając kwas solny oraz podchlorawy.
Chrom (Cr) - pierwiastek ten razem z jego związkami dostają się do organizmów za pośrednictwem dróg oddechowych i przewodu pokarmowego. Szczególnie toksyczne są związki tworzone przez chrom sześciowartościowy. Są one odpowiedzialne za podrażnienia skóry oraz błon śluzowych. Długotrwałe narażenie na działanie tych związków prowadzi do marskości płuc, zmian mięśnia sercowego, owrzodzenia dwunastnicy, a czym również raka oskrzeli. Na terenie miast stężenie chromu w powietrzu dochodzi do 2 ∙ 10-5 mg/m3, w wodzie, która pijemy do 5 ∙ 10-3 mg/m3, natomiast w żywności do 0,02 - 0,59 mg/kg. Związki tworzone przez chlor trójwartościowy mogą ulegać utlenianiu w atmosferze.
Dwusiarczek węgla (czyli CS2) - dostaje się do organizmu za pośrednictwem dróg oddechowych i nieuszkodzonej skóry. Ma wpływ na system nerwowy, wywołując uszkodzenia budowy nerwów i zaburzając ich funkcje. 30-minutowe wystawienie na działanie stężenia 5 ∙ 103 mg/m3 powoduje śmierć. Jest to związek o działaniu toksycznym dla ryb oraz planktonu. Jest obecny w atmosferze w sąsiedztwie zakładów wiskozowych. Można go wykryć nawet do kilku kilometrów od miejsca emisji. Podlega utlenianiu.
Dwutlenek siarki (SO2) - jest to silnie trujący gaz, który podrażnia drogi oddechowe. Rozpuszcza się pod wpływem wydzieliny błon śluzowych, w efekcie czego powstaje kas siarkowy o działaniu żrącym na te błony. Stężenie tego związku w atmosferze w wysokości od 400 do 500 mg/m3 stwarza bezpośrednie zagrożenia dla życia, śmierć następuje w niecałe pół godziny. Natomiast stężenie wysokości od 1000 do 1500 mg/m3 może wywołać natychmiastowy zgon. Jest wyczuwalny za pomocą węchu w stężeniu 0,8 mg/m3. powietrze atmosferyczne może zawierać jego znaczne ilości, tzn. 01 - 1,0 mg/m3. dwutlenek siarki wraz z produktami jego utleniania może się unosić na odległości sięgające tysięcy kilometrów. Dostają się na ziemię poprzez wymywanie z powietrza w postaci kwaśnych deszczy i powodują poważne uszkodzenia.
Fenol (czyli C6H5OH) - ma silne działanie żrące na skórę oraz błony śluzowe, powoduje zapalenia, a w przypadku dużego stężenia również uszkodzenia skóry. Dostaje się do organizmu za pośrednictwem dróg oddechowych, przewodu pokarmowego i skóry. Jeśli 400 cm2 zostanie oblane fenolem, oznacza śmiertelne zatrucie. Jest to trucizna dla planktonu oraz ryb. Stężenie od 0,1 do 0,2 mg/dm3 powoduje zmianę smaku ryb, natomiast dawka 5 mg/m3 uśmierca szczupaki. Stężenie wyczuwalne węchowo to 0,022 mg/m3. Fenol jest obecny w wodzie w ilości nie wyższej niż 0,01 mg/dm3. W atmosferze znajduje się w pobliżu koksowni i części zakładów chemicznych. Podlega procesom utleniania oraz biodegradacji.
Fluor (czyli Fl) to trujący gaz, powodujący podrażnienia skóry, dróg oddechowych i przewodu pokarmowego. Opary fluoru wywołują oparzenia skóry, a także spojówek oczu i błon śluzowych wyścielających drogi oddechowe. Dostaje się do organizmu w szybkim tempie, za pośrednictwem skóry, dróg oddechowych i przewodu pokarmowego. W ustroju tworzy związki z wapniem, przekształcając się we fluorek wapniowy. Skutkuje to odwapnieniem organizmu i hipokalcemii z towarzyszącymi objawami tężyczki. Tężyczka wraz z uszkodzeniami błony śluzowej wyścielającej jelita (owrzodzeniami) mogą stać się przyczyną zgonu. W przyrodzie nie istniej wolny fluor. Po przedostaniu się do atmosfery natychmiast tworzy związki z para wodną, w wyniku czego powstaje fluorowodór. Jego sole, zwane fluorkami, obecne są w wielu składnikach środowiska naturalnego.
Kadm (Cd) - jest wchłaniany przez błonę śluzową dróg oddechowych w postaci pyłu, pary i dymu. Jego związki mogą się także dostawać do przewodu pokarmowego. Kadm jest uważany za jeden z metali o najwyższej toksyczności. Jego działanie powoduje przewlekłe lub ostre zatrucia. Objawami jego obecności jest suchość w gardle, kaszel, ból głowy, sinica, duszności, skrajne zmęczenie, wymioty, kłopoty z krążeniem i uszkodzenia wątroby oraz nerek. Ma również działanie teratogenne, mutagenne oraz rakotwórcze. Pierwiastek ten jest kumulowany przez organizm. Szacuje się, że stężenie rzędu 10 mg/m3 powoduje zatrucie i śmierć człowieka w ciągu 5 godzin. Stężenie kadmu w atmosferze może wynosić 0,001 ∙ 10-3 - 0,5 ∙ 10-3 mg/m3, natomiast w pitej przez nas wodzie do 1 ∙ 10-6 mg/cm3. W glebie wykazuje się niezwykłą trwałością, a za jej pośrednictwem przedostaje się także do spożywanych przez nas warzyw i innych roślin.
Kwas siarkowy (czyli H2SO4) - dostaje się do organizmu za pośrednictwem dróg oddechowych i przewodu pokarmowego. Powoduje podrażnienia skóry, a wnikając w głąb tkanki podskórnej oraz mięśni, wywołuje głęboką martwicę. Działanie oparów pochodzących z kwasu siarkowe w dużym stężeniu kończy się ostrymi stanami zapalnymi dróg oddechowych (szczególnie górnych), podrażnieniem spojówek, stanami zapalnymi oskrzeli oraz uszkodzeniem tkanki płucnej. Wyczuwalne węchowo jest stężenie 1 mg/m3. Dawka letalna to 6 - 8 g. Związek ten jest przyczyną silnego zakwaszenia wód i gleby, stanowiąc niebezpieczeństwo dla życia. Jest obecny w pobliżu fabryk, które produkują kwas siarkowy, a także jako efekt przemian SO2 mających miejsce w powietrzu. Jako kwaśne chmury może się przenosić na wielokilometrowe odległości (nawet kilka tysięcy km).
Miedź (Cu) - jest pierwiastkiem stale obecnym w naszych organizmach. Dobowa porcja pożywienia oraz wody zawiera ok. 2 mg miedzi, ale większość tej dawki organizm wydala wraz z kałem. Jest to bardzo ważny czynnik w procesie syntezy hemoglobiny zarówno w organizmach ludzkich jak i zwierzęcych. Zbyt duże dawki miedzi wykazują działanie toksyczne. Sole tego pierwiastka działają drażniąco na błony śluzowe w przewodzie pokarmowym i drogach oddechowych. Podczas procesu metalizacji miedzią wytwarzają się jej drobne cząstki, które mogą powodować gorączkę, która przypomina gorączkę odlewników. Miedź w atmosferze unosi się jako siarczki, tlenki, węglany, siarczany, chlorki i krzemiany.
Ołów (Pb) - to trucizna ogólnoustrojowa. Dostaje się do organizmu za pomocą błon śluzowych dróg oddechowych oraz przewodu pokarmowego. Natomiast skóra nie ma znaczącego wpływu na wchłanianie ołowiu. Pierwiastek ten ma wpływ na układ krwionośny, nerwowy oraz sercowo-naczyniowy, a także na układ oddechowy oraz nerki. Oddziałuje również na funkcje rozrodcze organizmu. Wraz ze wzrostem temperatury obserwuje się zwiększenie podatności na działanie tego pierwiastka. Ołów w powietrzu w miastach, gdzie nasilony jest ruch samochodowy występuje w stężeniu w wysokości 2 ∙ 10-3 - 4 ∙ 10-3 mg/m3, natomiast na terenach podmiejskich stężenie to wynosi około 0,2 ∙ 10-3 mg/m3. Woda pitna zawiera zazwyczaj mniej niż 0,01 mg/m3 ołowiu. Jednak na pewnych obszarach, gdzie mamy do czynienia z tzw. "miękką" wodą oraz gdzie występują ołowiane rury lub pojemniki, w której woda jest przechowywana, stężenie to może dochodzić do 2 - 3 mg/dm3. Ołów w trwały sposób zanieczyszcza środowisko.
Rtęć (Hg) - dostaje się do organizmu za pośrednictwem skóry oraz błon śluzowych dróg oddechowych. Nie wiadomo do końca jak odbywa się wchłanianie rtęci w przewodzie pokarmowym. Pierwiastek ten jest gromadzony przez organizm, m.in. przez mózg i wątrobę. Przedostaje się przez łożysko do płodu i częściowo również do mleka matki. Jest przyczyną denaturacji białek, inaktywacji enzymów i uszkodzenia tkanek (w tym nerek oraz mózgu). Powoduje również powstanie uszkodzeń w obwodowych nerwach czuciowych. Powietrze zawiera ołów w średnim stężeniu ok. 2 ∙ 10-5 mg/m3. Wody deszczowe i śnieg zawiera nawet 5 ∙ 10-4 mg/m3. Również w żywności rtęć może występować w znacznych ilościach. Jest to substancja trwale zanieczyszczająca środowisko, o zasięgu globalnym.
Siarkowodór (czyli H2S) - jest to gaz drażniący i duszący. Jest przyczyną zapalenia rogówki i obrzęku płuc. Stężenia powyżej 225 mg/m3 objawiają się porażeniem receptorów narządu węchowego. Natomiast dawka powyżej 3000 mg/m3 działa porażająco na ośrodki oddechowe, a w następstwie powoduje śmierć. Siarkowodór jest wyczuwalny węchowo w stężeniu od 0,0008 - 0,20 mg/m3. Na terenach miejskich siarkowodór może być obecny w powietrzu w stężeniu ok. 0,050 mg/m3. Może również występować w znacznych ilościach jako składnik wód naturalnych. Po dostaniu się do powietrza przekształca się w kwas siarkowy.
Tlenek węgla (symbol CO) - jest to gaz duszący. Wchodzi w reakcję z hemoglobiną, co prowadzi do powstania karboksyhemoglobiny, oraz działa inaktywująco na enzymy oddechowe. Poprzez drogi oddechowe oddziałuje na centralny układ nerwowy, a także układ naczyniowy oraz oddechowy. Przewlekłe zatrucia objawiają się bólami i zawrotami głowy, osłabieniem, wzmożoną pobudliwością nerwową, problemami z koncentracją uwagi, osłabieniem pamięci, szumem w uszach, sennością podczas dnia i bezsennością w nocy, brakiem łaknienia, nudnościami, wymiotami, zaburzeniami trawienia, zwiększeniem liczby czerwonych ciałek krwi oraz hemoglobiny, kołataniem serca, dolegliwościami sercowymi, zaburzeniami ciśnienia krwi. Związek ten ma działanie teratogenne oraz embriotoksyczne. Zazwyczaj jego stężenie w atmosferze wynosi od 0,01 do 0,9 mg/m3, jednak maksymalnie może osiągać wartość nawet 60 mg/m3. Ma dosyć twardą postać. Może być transportowany na duże odległości przez powietrze atmosferyczne.
NEGATYWNE EFEKTY PROMIENIOWANIA ORAZ SKUTKI SKAŻEŃ RADIOIZOTOPOWYCH
Wszystkie organizmy zamieszkujące Ziemię, w tym również człowiek, są stale narażone na działanie promieniowania jonizującego. Wywołuje ono wpływ na organizmy poprzez wystawienie go na działanie promieniowania z zewnątrz, jak i poprzez obecność radioizotopów we wnętrzu organizmu. Zwykle izotopy dostają się do organizmu za pośrednictwem dróg oddechowych, układu pokarmowego i skóry. Promieniowanie jonizujące działa na każdy organizm żywy, ale skutki tego działania zależą przede wszystkim od dawki promieniowania, a także charakterystycznych cech danego organizmu, wystawionego na jego działanie. Niebezpieczeństwo związane z wpływem promieniowania na różne organizmy żywe, w tym człowieka, związane jest z procesem wzbudzania i jonizacji atomów, mogących w konsekwencji powodować zmiany czynnościowe i morfologiczne. Nie każda z takich zmian struktury biologicznej, przede wszystkim w przypadku cząsteczek kwasów nukleinowych i chromosomów, ujawnia się krótko po napromieniowaniu. Liczne objawy i następstwa zauważalne są zacznie później, stąd nazywa się je zmianami późnymi.
Biologiczne skutki obserwowane u ludzi wystawionych na działanie promieniowania jonizującego dzielą się na:
Somatyczne - ujawniają się zaraz po wystąpieniu promieniowania całego organizmu (mowa tu o dawce pochłoniętej ok. 0,75-4 Gy). Do późniejszych skutków takiego promieniowania zalicza się między innymi białaczkę, nowotwory złośliwe atakujące kości oraz skórę, zaćmę, bezpłodność i choroby układu pokarmowego.
Genetyczne - wiążą się z występowaniem mutacji oraz z faktem, że niewielkie dawki promieniowania skutkują pojawianiem się mutacji dopiero u następnych pokoleń, podczas gdy duże dawki prowadzą zazwyczaj do zgonu.
ELEKTROMAGNETYCZNE PROMIENIOWANIE NIEJONIZUJĄCE I JEGO WPŁYW NA ŚRODOWISKO
Wpływ i skutki działania promieniowania niejonizującego zarówno na organizm ludzki jak i na całe środowisko nie zostały dotąd dokładnie poznane. Obecnie traktuje się je jako powszechne zanieczyszczenie środowiska. Promieniowanie charakteryzujące się wysoką częstotliwością wytwarzane jest przez zespoły sieci oraz urządzeń elektrycznych w różnych miejscach aktywności człowieka, urządzenia elektromedyczne stosowane do przeprowadzania badań diagnostycznych oraz zabiegów fizykoterapeutycznych, stacje nadawcze, urządzenia energetyczne, telekomunikacyjne, radiolokacyjne i radionawigacyjne.
Ujemne skutki działania energii elektromagnetycznej może prowadzić do tzw. udaru cieplnego, co z kolei skutkuje dodatkowymi zmianami biologicznymi, do których należy zmiana właściwości koloidalnych tkanek oraz, w skrajnych przypadkach, skończyć się nawet śmiercią termiczną. Silne źródło promieniowania elektromagnetycznego ma niekorzystny wpływ na byt człowieka, dotykając jego procesów życiowych. Wpływ ten objawia się na przykład w ośrodkowym układzie nerwowym, układzie rozrodczym, hormonalnym, krwionośnym i w narządach słuchu oraz wzroku. Największe zagrożenie napromieniowaniem dotyczy osób zatrudnionych przy obsłudze urządzeń, które ten typ promieniowania emitują. Badania lekarskie, którym poddano tę grupę ludzi, ujawniły, że najbardziej powszechnymi dolegliwościami były pieczenie i łzawienie oczu, ból głowy, rozdrażnienie, wypadanie włosów, uczucie suchości skóry, oczopląs, zmniejszenie popędu płciowego oraz impotencja, arytmia serca, nerwice, zaburzenie funkcji błędnika. Wszystkie te objawy określa się wspólnym mianem "choroby radiofalowej" albo też "choroby mikrofalowej". Nie ma możliwości zbadania biologicznych skutków promieniowania elektromagnetycznego przy użyciu zmysłów. Objawy takie mogą się ujawnić nawet po upływie wielu lat, wcześniej nie są odczuwalne. W dzisiejszych czasach właściwie każdy z nas wystawiony jest na działanie promieniowani elektromagnetycznego emitowanego przez sztuczne źródła. Stopień promieniowania uzależniony jest jednak od skali działalności przemysłowej prowadzonej na danym terenie, liczby stacji nadawczych oraz liczby odbiorników, ilości lotnisk oraz portów morskich, a także od rozwoju sieci energetycznych. Pole elektromagnetyczne wykazuje szkodliwy wpływ na faunę i florę. Rośliny wolniej rosną i wykazują zmiany budowy zewnętrznej, natomiast zwierzęta cierpią z powodu zaburzeń neurologicznych i krążeniowych, zaburzeń wzrostu, żywotności oraz płodności.
ZANIECZYSZCZENIE GLEBY I ICH WPŁYW NA ŚRODOWISKO ORAZ BYT CZŁOWIEKA
Struktura i skład gleby mają niezwykle istotny wpływ na właściwy rozwój i funkcjonowanie człowieka. Gleba, za pośrednictwem pożywienia roślinnego i zwierzęcego, dostarcza do organizmu odpowiednie wysokokaloryczne składniki odżywcze, witaminy, substancje mineralne, niezbędne dla prawidłowego rozwoju i funkcjonowania. Wraz z pożywieniem spożywamy jednak zarówno składniki korzystne jak i szkodliwe dla naszego organizmu.
Chemizacja gleby i jej wpływ na środowisko nie dotyka tylko człowieka, dotyczy wszystkich żywych organizmów. Poniżej przedstawione są przyczyny, sposób działania oraz skutki zanieczyszczenia gleby.
1. Nagromadzenie substancji szkodliwych w roślinach skutkuje skażeniem wszystkich uczestników łańcucha pokarmowego.
2. Podczas przemieszczania się substancji chemicznych do wód skutkuje eutrofizacją, która dotyczy zarówno wód powierzchniowych jak i podziemnych.
3. Związki siarki oraz azotu znajdujące się w powietrzu, które powodują zakwaszenie gleby poprzez opady kwaśnych deszczy lub suche, powodują zaburzenia rozwoju organizmów oraz wyniszczanie flory.
4. Metale ciężkie, takie jak nikiel, arsen, rtęć, ołów oraz kadm, które zatruwają glebę, a w konsekwencji kumulują się w tkankach roślinnych i powodują w nich nieodwracalne zmiany. Objawia się to zmniejszeniem tempa wzrostu roślin i ich plonowości. W organizmie człowieka kumulacja tych metali powoduje powstawanie miażdżycy i nowotworów.
5. Nieumiejętne i nadmierne stosowanie nawozów mineralnych powodują zatruwanie gleby. Może mieć to wpływ na pogorszenie jakości plonów, zanika aktywność mikroflory glebowej, a szczególnie niekorzystnie wpływać na nitryfikację i wiązanie azotu atmosferycznego. Rośliny rosnące na glebach przenawożonych zawierają nadmierne ilości potasu i mogą powodować groźne choroby zwierząt, np. tężyczkę pastwiskową. Gleby z nadmierną zawartością wapnia prowadzą do chlorozy liści, zakłóceń metabolizmu węglowodanów oraz białek. Groźne skutki przejawia też nadmierne stosowanie nawozów azotowych. Azot pobierany z gleby ulega kumulacji w tkankach roślin jako azotany. Duża zawartość azotanów wywołuje szkodliwe skutki zarówno dla ludzi jak i dla zwierząt. W przypadku zwierząt takie nadmiary powodują poronienia, obniżenie mleczności, niepłodność, powolny wzrost. U ludzi objawia się czasem ciężkimi schorzeniami (wśród których jest methemoglobinemia, czyli niedotlenienie organizmu, które jest wyjątkowo niebezpieczne w przypadku dzieci), które często występują w pobliżu Puław.
6. Zbyt intensywne nawożenie gnojowicą może prowadzić do zaburzeń właściwości chemicznych oraz biologicznych gleby, a także jej skażenie bakteriami chorobotwórczymi. Może to powodować większą liczbę zachorowań na brucelozę, gruźlicę, różycę oraz pryszczycę wśród zwierząt i ludzi.
7. Nieumiejętne stosowanie pestycydów prowadzi do zatruć u ptactwa oraz zwierząt, a także wiele chorób u ludzi. Pestycydy dostają się do organizmów zwierzęcych i ludzkich za pośrednictwem układu pokarmowego, oddechowego i skóry. Nie podlegają one łatwo metabolizmowi, przez co kumulują się w organizmie, szczególnie w tkance tłuszczowej, i osłabiają ochronne funkcje skóry, prowadzą do alergii, nowotworów, patologicznych zmian układu nerwowego i układu krążenia, zaburzenia procesów biochemicznych, przemian węglowodanowych, białkowych oraz inaktywacji enzymów.