6.3.6. Химическое и токсическое загрязнения

Антропогенные химические вещества попадают в окружающую среду различными путями. Жидкие отходы сбрасываются в поверхностные и подземные водные объекты, твердые — складируются на специальных площадках или захороняются в толще земли, в сельском хозяйстве при­меняются удобрения и ядохимикаты (пестициды). Человек использует около 70 тыс. веществ, к которым ежегодно добавляется 500-1000 новых

наименований.

Синтезируются новые вещества, которые не встречаются в природе и почти не поддаются разложению живыми организмами. Их называют ксенобиотиками. К ним, например, относятся пластмассы. По приблизи­тельным данным, в океане плавает 35 млн пластиковых бутылок, поли­этиленовых пакетов, стоят брошенные нейлоновые рыболовные сети.

Приоритетными загрязняющими веществами для различных сред считают тяжелые металлы. Высокий уровень загрязнения водной среды металлами регистрируют в основном в прибрежных районах и внутренних морях. Источником загрязнения являются речные выносы, промышлен­ные и бытовые стоки. Некоторые экологически опасные металлы, напри­мер, ртуть, свинец, кадмий, переносятся с атмосферными потоками и попадают в моря. Металлы ассоциируются со взвешенными частицами и оседают на дно моря. В донных отложениях ртуть, в частности, под воз­действием микроорганизмов переходит в метилированную форму (моно-и диметилртуть), которая высокотоксична. Монометилртуть аккумулиру­ется в рыбах и бентосных животных; употребление в пищу таких море-продуктов вызывает заболевания людей.

Все чаще появляются сообщения о загрязнении ртутью донных отложений и придонных слоев воды в российских водоемах и водотоках. Так, в частности, обнаружен высокий уровень концентраций ртути в Братском водохранилище (в два раза выше фонового).

Производство, транспорт, энергетика, коммунальное хозяйство городов — практически все составляющие техногенного потенциала в большинстве регионов России имеют крайне низкий экологический уровень и не обеспечивают необходимой очистки выбросов, сбросов, защиты от физических воздействии, удаления всех видов отходов.

Запасы опасных химических веществ составляют сейчас в России коло 1 млн. т. В перечень таких предприятий входят 3653 объекта. Более 50% из них имеют запасы аммиака, 35 — хлора, 5% — соляной кислоты. Опасность химического загрязнения становится все более актуальной в язи с конверсией вооружений, ликвидацией химического оружия, а также событиями в Чечне. Недавно в РФ принят Закон «Об уничтожении химического оружия» (№ 76-ФЗ от 2.05.97 ), для выполнения которого Необходимо построить специальные объекты, весьма дорогостоящие.

Источником риска опасного химического загрязнения являются аварии при перевозке опасных химикатов железнодорожным транспортом. Рост общих показателей заболеваемости в России, увеличение числа онкологических больных, падение продолжительности жизни связывают с напряженной экологической обстановкой и высоким уровнем загрязнения.

В других странах эти проблемы не менее важны. В 60-е гг. Япония получила название «заповедника экологических бедствий» — вследствие загрязнения воздуха, водных бассейнов, почв, чрезмерного использования удобрений в сельском хозяйстве, шумовых и вибрационных воздействий, оседания грунта, проблем с утилизацией отходов.

Новые, не известные ранее заболевания людей в Японии были вызваны загрязнениями окружающей среды. Загрязнение воздуха от нефтехимического комбината в городе Еккаити вызвало «еккаитскую астму», заггрязнение водной среды кадмием — отравление, получившее название Итай-Итай», ртутью — болезнь «Минамата».

Наиболее опасной группой химических загрязняющих веществ являются стойкие органические соединения. Часто их называют устойчивыми органическими соединениями (УОС). Прежде всего это пестициды, судьба которых и Поведение в окружающей среде требуют длительного изучения. Некоторые хлорорганические пестициды, в частности ДДТ, уже давно (с 1971 г.) запрещены для использования, но продолжают обнаруживаться в почве и воде при химическом анализе. Самыми опасными — по их эффектам, «поведению» в окружающей среде (стабильности и т.п.), уровню загрязненности и распространенности, — кроме ДДТ и его метаболитов, являются ПХБ — полихлорби-

120

121

фенилы, хлордан, ГХБ — гексахлорбензол, ГХЦГ — гексахлорциклогек-сан/линдан', диоксины и фураны, токсафен, мирекс. Большинство из них жирорастворимы и накапливаются в жировых тканях организма челове­ка и животных. Попадая в организм, они проявляют токсические и кан­церогенные эффекты: влияют на развитие, поведенческие реакции, вы­зывают нарушения репродуктивной функции, изменения в нервой сис­теме, онкологические заболевания. Организм освобождается от них мед­ленно, через грудное молоко, фекалии, мочу. Концентрация их достигает высоких значений в крови и грудном молоке матерей.

ДЦТ, хлордан, гексахлорбензол, ГХЦГ и линдан, токсафен, мирекс используются как пестициды. В окружающей среде, в организме челове­ка и животных ДДТ превращается в свой метаболит — ДДЕ.

ПХБ — это групповое название семейства сходных химических ве­ществ, которые используются для различных целей, например как транс­форматорное масло, смазочные материалы, пластификаторы.

Диоксины также являются группой веществ. Они крайне токсичны, причем степень токсичности разных веществ этой группы различается на порядки. Для оценки эффектов на окружающую среду используют коэф­фициенты эквивалентной токсичности (диоксиновые эквиваленты), ко­торые рассчитывают относительно наиболее ядовитого диоксина. При оценке риска загрязнения диоксинами количество каждого диоксина умножают на его коэффициент, а результаты суммируют.

В рамках исследований по ФЦП России «Защита окружающей при­родной среды и населения от диоксинов и диоксиноподобных токсикан-тов» ученые России, Японии, Италии, Германии и Великобритании впервые собрали данные по содержанию диоксинов в окружающей сре­де, продуктах питания и биологических жидкостях человека. Эпизодичес­кие обследования проб питьевой воды показали, что в районах повышен­ной опасности загрязнения этими веществами не наблюдается превыше­ния санитарных норм, за исключением одного случая в 1990 г. при ана­лизе питьевой воды в Москве. Однако следует учитывать, что допустимые нормативы в РФ менее жесткие, чем в других странах. Так, в РФ ПДК в воде составляет 20 нг/л, в США — 0,013 нг/л, в Италии — 0,05 нг/л, в Германии — 0,01 нг/л в диоксиновом эквиваленте (ДЭ).

Значительную угрозу загрязнения диоксином представляют выбросы автомобильного транспорта. Автомобили, работающие на топливе, содер­жащем тетраалкилсвинец и дихлорэтан, выделяют на каждый километр пути до 12 нг диоксиноподобных веществ в ДЭ. Загрязнение воздуха в районе Московской кольцевой дороги (МКАД) превышает допустимый уровень в 3,5 раза (по максимальным величинам концентраций), а в по­чве — в 18 раз. Эти загрязняющие вещества накапливаются в почве и обнаруживаются даже на расстоянии 20 км от МКАД.

В городах, где нет диоксиноопасных предприятий, вклад автотранспорта, использующего некачественное топливо при неэффективно работающих двигателях в отсутствие систем дожигания, может оказаться одним из главных источников загрязнения диоксинами окружающей среды.

У кормящих матерей, проживающих в городах с высоким риском загрязнения диоксинами (Москва, Стерлитамак), содержание диоксино подобных веществ в молоке в 2-5 раз превышало уровни, характерные для городов Восточной Сибири, и было близким к характеристикам в промышленных зонах Европы и Америки.

6.3.7. Радиоактивное загрязнение земной поверхности Главными источниками радиоактивного загрязнения окружающей среды являются испытания ядерного оружия, аварии на атомных электростанциях и на предприятиях, а также радиоактивные отходы. Естественная радиоактивность, включая радон, также вносит вклад в уровень радиоактивного загрязнения.

Начало атомной эры человечества связывают с испытаниями ядерного оружия в США и СССР, которые впервые были проведены 50 лет назад

Проблему радиоактивного загрязнения, вызванного ядерными взрывами, считают глобальной в силу ряда причин:

1.При испытаниях ядерного оружия радиоактивные продукты распространяются за пределы полигонов, образуя длительно существующее загрязнение местности и различных природных сред.

2. Выпадения заброшенных в стратосферу субмикронных частиц при мощных (мегатонных) ядерных взрывах сформировали на Земле кольца глобальных выпадений как в Северном, так и в Южном полушариях.

3.Ряд крупных ядерных аварий в различных местах планеты (прежде всего авария на Чернобыльской АЭС) также стали источником глобального радиоактивного загрязнения.

Ядерные взрывы по общепринятой классификации, основанной на ранжировании среды, где они происходят, подразделяют на наземные (на поверхности Земли или небольшой высоте), воздушные, высотные, кос­мические, подводные и подземные. Наиболее опасными в настоящее ^; время стали наземные взрывы большой мощности, поскольку радиоактивные продукты выбрасываются в тропосферу в значительных количествах и оседают на поверхности Земли. В результате огромные территории суши и океана подверглись антропогенному радиоактивному загрязнению, уровень которого в ряде районов значительно превышает природный фоновый уровень.

В табл. 6.3.7 собраны сведения о количестве ядерных взрывов в различных средах, произведенных СССР и США.

¹ у-изомер ГХЦГ.

123

122

Таблица 6.3.7 Ядерные взрывы, произведенные в СССР и США¹

Тип взрыва	Среда,	Количество взрывов
	подвергшаяся загрязнению .	СССР	США
Наземный (поверхностный)	Тропосфера, земная поверхность	32	84 (+36 на баржах)
Воздушный	Стратосфера, тропосфера, земная поверхность	177	78
Высотный, космический	Стратосфера, околоземное космическое пространство	5	12
Подводный	Водная масса	5	5
Наземный (с выбросом грунта)	Литосфера, тропосфера, земная поверхность	5	9
Подземный глубокий	Литосфера	491	806

Из таблицы видно, что СССР произвел 715 ядерных взрывов, а США — 1032. Помимо СССР и США ядерные взрывы производили Великобри­тания (совместно с США), Китай, Франция, Индия и Пакистан.

Новым явлением, атрибутом XX века, стали аварии на атомных элек­тростанциях (АЭС). Первые и на АЭС и атомных предприятиях произошли в 1957 г.: в Уиндскейле (Великобритания) и на Южном Урале (предпри­ятие «Маяк»,СССР). В 1967 г. снова случилась авария на предприятии «Маяк», а в 1983 г. авария на атомной станции в Три-Майл-Айленде (США). Крупнейшей аварией XX столетия считают Чернобыльскую (1986 г.). Она не только привела к радиоактивному загрязнению огромных территорий, облучению многих миллионов людей, но и нанесла огром­ный моральный вред обществу, которое потеряло веру в надежность атом­ной энергетики в целом.

¹ Израэль Ю.А. Радиоактивное загрязнение земной поверхности //Вестник РАН. 1998. Т. 68.

Опасность радиоактивного загрязнения земной поверхности зависит от многих факторов, которые существенно различаются при ядерных взрывах и авариях: параметров смеси радионуклидов до и в момент выброса, характера первичных источников радиоактивности — радиоактивных облаков различного типа, длительно функционирующих струй при истечении радиоактивности, образования аэрозолей — носителей радиоактивности, путей распространения радионуклидов в атмосфере и выпа­дения на местности, свойств подстилающей поверхности.

Основными источниками излучений при ядерных взрывах и ряде аварий являются продукты деления, наведенная нейтронами активность, трансурановые элементы и тритий.

Процесс распространения загрязнения зависит прежде всего от свойств среды, в которой происходит взрыв, и от его количественных па-метров. Так, при наземных взрывах выделяется колоссальная энергия и вещество заряда нагревается до 10⁶ К и более. Со временем, но в первые же секунды, размеры огненного шара увеличиваются, а температура начинает снижаться. Огненный пар превращается в радиоактивное облако, которое затем всплывает на высоту до 45-50 км, увлекая за собой боль­шое количество грунта. Когда температура снижается до 3000-1700 К, расплавленные частицы затвердевают и на них конденсируются радионуклиды. Время затвердевания и характер конденсации существенно различаются для разных ядерных взрывов в зависимости от мощности и типа ядерного материала. Например, самые опасные для всего живого радиоактивные изотопы стронция при ядерном взрыве разное время находятся в форме инертного газа криптона-89: стронций-89 более 3 мин, а стронций-90 — более 33 с. Это означает, что при ядерных взрывах изотопы стронция не проникают внутрь .аэрозольных .частиц, ведут себя как летучие элементы, осаждаясь преимущественно на поверхности мелких частиц. Если авария происходит на атомном реакторе, изотопы стронция ведут себя как тугоплавкие элементы. При ядерных взрывах широко распространяются стронций-89 и стронций-90, а при авариях — в основном цезий-137.

Судьба радионуклидов, попавших в природную среду, зависит от их растворимости и биологической доступности. Легче смываются радионуклиды, которые находятся на поверхности частиц, но растворимость их невелика (3-12%). Миграция радионуклидов с подземными водами и смыв их с земной поверхности происходят медленно; так же медленно происходит поступление их в растения через корневую систему.

Распространение радиоактивного следа от выброса радионуклидов зависит от метеорологических факторов. Особенно сложным оказался след после Чернобыльской аварии, так как истечение радиоактивной струи — длилось 10 дней в весьма сложной метеорологической обстановке. Набор данных, полученных при измерении следов ядерных взрывов, позволил

академику Ю.А.Израэлю и сотрудникам создать модель их формирования, которая используется для прогноза радиоактивного загрязнения, а также для реконструкции старых следов, что сейчас актуально для многих

125

124

регионов России, в частности Алтайского края, Томской и Новосибир­ской областей.

Глобальные выпадения формируются на протяжении длительного времени: многих недель, месяцев и даже лет после взрыва. Их изотопный состав определяется долгоживущими радиоактивными продуктами, глав­ным образом, стронцием-90, цезием-137, цирконием-95 и ниобием-95. Следует обратить внимание на различия в последствиях после ядер­ных взрывов и аварий на АЭС. Средства массовой информации часто путают эти события, сообщая о взрыве на АЭС. Ядерный взрыв несет в себе пять составляющих: световое излучение, аэродинамический удар, проникающую радиацию, радиационное загрязнение и электромагнитное возмущение. При аварии на АЭС происходит только радиационное загряз­нение, хотя оно значительно больше, чем при ядерном взрыве, вслед­ствие того, что если реактор мощностью 1 мегаватт проработал всего год, в нем содержится почти 1 т продуктов деления, а также все радиоактив­ные изотопы урана, плутония, нептуния, америция и др.

Особую опасность для здоровья людей представляют растворимые продукты, мощные бета-источники: стронций и цезий. Если они попада­ют в костную ткань человека и животных в больших количествах, насту­пает смерть.

, Самостоятельной проблемой является нормирование радиационных воздействий на человека. На человека воздействует облучение внешнее и внутреннее, вызванное потреблением загрязненных продуктов питания. Концепция о линейной зависимости биологического эффекта от дозы облучения или экспозиции, согласно которой порога безопасного воздействия ионизирующих излучений не существует, принимается не всеми специалистами. Данные о влиянии радиации на живой организм также довольно противоречивы. Так, например, у жителей Японии, пе­ренесших атомную бомбардировку, не было обнаружено генетических эффектов радиации¹. Статистически значимого превышения уровня забо­леваемости раком, в частности лейкемией, после Чернобыльской аварии не выявлено, но четко выявляются случаи злокачественных новообразо­ваний щитовидной железы вследствие мощного воздействия радиоактив­ного йода.

Важной частью проблемы является отношение общества к опасно­сти радиоактивного загрязнения. Согласно критериям, разработанным в США с целью оценки общественного мнения к различным социально-экологическим проблемам, проблема радиации стоит на 26-м месте, тогда как загрязнение тяжелыми металлами и токсичными химическими веще­ствами — на 1-м и 2-м.

Ученые Украины подсчитали коллективную дозу радиации, которую население получило за счет естественной и искусственной радиоактив­ности, включая медицинские процедуры и т.п. По этим данным, до 2050 г. около 60% коллективной дозы будет определяться естественной радиоак­тивностью — радоном и продуктами его распада. Вклад чернобыльской

¹ Израэль Ю.А., 1998.

радиоактивности для украинцев и россиян, проживающих на загрязнений территории, составит всего 2%. В то же время карта антропогенного радиационного загрязнения Алтайского края хорошо коррелировала с демографическими данными¹.

Как бы там ни было, в общественном сознании после Чернобыль­ской аварии произошел психологический слом, сформировался так называемый чернобыльский синдром, который сейчас создает большие труд­ности для развития атомной энергетики.