Экологические и медицинские последствия загрязнения литосферы
СОДЕРЖАНИЕ
1. Экологические и медицинские последствия загрязнения литосферы
1.1 Роль литосферы, почвы в круговороте веществ в природе
1.2 Источники биогеохимических изменений литосферы, почвы
1.3 Медицинские последствия загрязнения литосферы, почвы
Список использованных источников
1. Экологические и медицинские последствия загрязнения литосферы
Литосфера - верхняя твердая оболочка Земли (кора) является кладовой минеральных веществ, топливно-энергетических ресурсов, драгоценных и редких металлов. Для нужд хозяйственно-бытовых, промышленных, сельскохозяйственных все это добывается, извлекается из литосферы, перерабатывается и используется на 30-50%, все остальное складируется в отвалы на поверхности – пустые породы. Под действием осадков, ветра они вымываются, выветриваются и становятся загрязнителями, контаминантами почвы, воздуха, воды, жилищ.
Почва - это поверхностный слой Земли, земной коры на которой строятся города, поселки, промышленные предприятия, выращиваются сельскохозяйственные культуры. Почва является естественной биогеохимической лабораторией, в ней разрушаются органические и неорганические вещества, происходят фотохимические реакции.
Вопросами биогеохимии почвы и здоровья населения занимались: психолог-физиолог И.М.Сеченов, химик Д.И.Менделеев, почвовед В.В.Докучаев, основоположник космонавтики К.Э.Циалковский, основоположник научного и практического направления биохимии В.И.Вернадский (1864-1945), основа учения о биосфере.
Литосфера и почва оказывает опосредственное воздействие на здоровье человека по пищевой цепочке. Недостаток или избыток в почве, воде, сельскохозяйственных культурах, в организме птиц, животных эссенциальных (необходимых) для организма человека элементов способствует развитию эндемичных заболеваний. Эссенциальных элементов девять: железо, йод, медь, хром, кобальт, молибден, марганец, цинк, селен. Условно эссенциальные - фтор, никель, ванадий, мышьяк, кремний, литий, бор, бром. Группа токсических веществ – алюминий, кадмий, свинец, ртуть, бериллий, барий, висмут, таллий.
Закон лимитирующих факторов (закон Либиха) и толерантности (устойчивости) закон Шелфорда приемлем в экологии, в медицинской экологии, медицине. Закон толерантности, устойчивости вида, популяции в медицинской экологии относится к населению, его здоровью, численности.
Первичная профилактика – это главное средство в противостоянии болезням пищевой цепочки. Истинная причина большинства болезней – антропогенное загрязнение литосферы, почвы, воды, продуктов питания.
В процессе жизнедеятельности человек становится мощнейшим геологическим фактором, изменяющим геохимические компоненты почвы, в ней появляются новые элементы и изотопы. Активно извлекаются и вовлекаются в круговорот миллионы тонн кремния, углерода, железа, ртути, меди, золота, натрия, хлора, калия, титана, цинка, алюминия, бора, бериллия, асбеста, никеля, вольфрама, урана. Биосфера переходит не в ноосферу, а в некросферу. Медицина без экологии, ее законов бессильна.
Дальнейшее увеличение капиталовложений в медицину, на оздоровление не приводит к снижению заболеваемости. Необходима разумная деятельность человека по отношению к литосфере, почве. Врач любого профиля должен понимать связь цепочки биогеохимии почвы – воды, пищевых веществ и здоровья человека.
1.1 Роль литосферы, почвы в круговороте веществ в природе
Независимо от производственно-бытовой и сельскохозяйственной деятельности человека в естественной среде происходит круговорот веществ – процессы самоочищения. В биогеохимическом круговороте веществ в биоценозе (трофическая структура) участвуют 3 группы: продуценты, консументы деструкторы. Продуценты синтезируют с помощью света из углекислоты и воды, минеральных веществ, органические соединения (автотрофы). Консументы (гетеротрофы) преобразуют органические соединения в специфические формы белков и других ему нужных веществ.
Деструкторы (разрушители) или редуценты органические остатки окисляют до углекислоты и воды, которые снова вовлекаются в круговорот веществ.
Образуется пищевая цепь (цепь питания) – перенос энергии и веществ от автотрофов к потребителям - гетеротрофам-редуцентам.Человек для своей жизнедеятельности и удовлетворения своих растущих потребностей создал город как экосистему с промышленной зоной и агроэкосистему - сельскохозяйственную, с целью получения через литосферу и почву все необходимое. В.И.Вернадский (1926г.) в книге «Биосфера», представленная как единая динамичная система, организованная оболочка земной коры, сопряженная с жизнью, миграцией химических элементов, участие их в геологических и биологических циклах. Главным трансформатором космической энергии является зеленое вещество растений, синтезирующие первичные органические вещества.
Человечество является потребителем этой биогеохимической энергии. Разнообразие и богатство живой природы – есть биоиндикация баланса человек-среда обитания, обеспечивает эффективный круговорот веществ и стабильности популяций, видов. Важнейшую роль в пищевой цепи играют биогеохимические круговороты углерода, кислорода, азота, фосфора, серы.
Углерод распределен в довольно тонком слое земной коры. Основные запасы углерода в минералах и горных породах (известняки, доломиты, ракушечники). Круговорот углерода осуществляется благодаря растениям, через фотосинтез они превращают его в углеводы протеиды. Восполнение ресурсов CO2 идет за счет растворения известняков, вулканической деятельности, использования энергии ископаемого углерода – нефти, газа, сланцев, угля. Идет образование гумуса, минерализация почвы, равновесие атмосфера-почва-вода-известняки, коралловые рифы (H2CO3). С углеродом связан процесс возникновения и развития жизни на Земле. Основной запас углерода в форме карбонатов CaCO3 и гидрокарбонатов Ca(HCO3)2. Деятельность человека способствует повышению CO2 в атмосфере, метана и оксида углерода, оксидов азота и серы. Связывают углерод атмосферы зеленые массивы, растения гидросферы, морские организмы – затем отложения известняков. Судьба углерода непосредственно связана с кислородом.
Кислород вовлечен в циклы органического и неорганического мира. Главным производителем животворного кислорода является зеленое вещество растений, а главный потребитель – человек. Огромная масса кислорода используется для получения тепла при сжигании топлива. Кризис человек-среда обитания заключается в увеличении добычи энергетических ресурсов с одной стороны и уменьшением площади зеленых насаждений. Минимальный гигиенический норматив озеленения – 20% от общей площади. Взрослое дерево за сутки производит 180л O2, а человек потребляет в сутки 360л, а при работе – 700-900л. Легковой автомобиль за 1000км пробега поглощает годовую норму кислорода человека, а реактивный самолет за 3-5 часов сжигает 35-55т O2. Расход кислорода превышает его образование. Ультрафиолетовое излучение образует озоновый экран O2-O3, защитный слой для Земли и жизни на ней.
Азот – особый биогенный элемент, важный строительный материал для белков, нуклеиновых кислот и других соединений. В больших количествах азот находится в биогенных ископаемых (уголь, нефть, битум, торф). В почвах же растворимого азота мало, для роста и развития растений. Эти соединения азота в почве образуются благодаря жизнедеятельности некоторых микроорганизмов. Азот атмосферы – 78%, миллионы тонн инертен, он активен только в химических соединениях – азотнокислых и аммиачных солях. В почву азот из атмосферы попадает при грозовых разрядах вместе с осадками, при вулканической деятельности, и биологической фиксацией газообразного азота клубеньковыми (азотфиксирующими) бактериями и цианкобактериями (арахис, соя, чечевица, горох, фасоль, бобы, люцерна, клевер, люпин и др.). При процессах минерализации и нитрификации азот почвы переходит в азот гумуса (санитарное число Хлебникова). Восполнение почвы азотом для выращивания сельскохозяйственных культур, производит человек – органическими и минеральными удобрениями – до 40-60 млн.т. Азот усваивается растениями в виде нитритов и нитратов и по пищевым цепям поступает в организм человека. В атмосферу азот из почвы поступает благодаря процессам денитрификации почвенными и водными бактериями.
Фосфор участвует в синтезе белка, скелета, тканей мозга. Его круговорот происходит совместно с углеродом, O2, азотом. Основные запасы фосфора в горных породах, в донных отложениях. В почве его мало, поэтому в агроэкосистемах используются фосфорные удобрения для получения высоких урожаев его необходимо до 60-70кг на гектар. Живое вещество биосферы и суши удерживает огромное количество фосфора – лесные массивы – до 100 кг/га. Добываются фосфорные удобрения из литосферы, апатиты. Круговорот происходит благодаря минерализации органического фосфора.
Сера участвует в биохимических процессах живой клетки. Основную роль в круговороте серы играют специализированные микроорганизмы окисления или восстановления этого элемента. В почве сера находится в виде сульфатов, в воде – в виде ионов. Минерал сера в природе встречается в виде сульфидов, в извержениях вулканов представлен довольно широко. Морские организмы поглощают серу, круговорот совершается благодаря деятельности сульфатредуцирующих бактерий.
Сульфаты морской воды восстанавливаются до сероводорода. На суше сера, после отмирания растений, переходит в почву, микроорганизмы восстанавливают ее до минеральной – сульфаты, которые поглощаются растениями. Добыча топливно-энергетических ресурсов, их сжигание нарушают естественный круговорот серы.
Поступление в атмосферу оксидов серы оценивается 280 млн.т. в год и более, что загрязняет не только атмосферу, но и в виде кислых осадков изменяет pH почвы.