Влияние загрязнения атмосферы на здоровье человека

Загрязненный воздух – это не только затянутые плотным смогом мегаполисы, выбросы из труб заводов и электростанций, выхлопные газы машин.

Загрязнение атмосферы может остаться незамеченным, но при этом нанести непоправимый вред здоровью человека.

Разбираемся в том, как влияет загрязнение атмосферы на здоровье человека, а также укажем заболевания, возникающие по причине вдыхания опасного «коктейля» из частиц и газов.

Каков масштаб проблем?

Загрязнение воздуха – проблема общемирового значения. По оценке ВОЗ, большая часть населения мира проживает в районах, где уровень загрязненности превышает рекомендованные нормы.

Как минимум в 155 государствах мира чистая окружающая среда признана конституционным правом, что закреплено в международных документах по правам человека.

Планета становится все более загрязненной и перенаселенной, а уровни загрязнения воздуха, которым мы дышим, все более опасными. По данным ВОЗ, 30 % случаев смерти от инсульта, рака легких и сердечных заболеваний наступили в результате загрязнения воздуха.

Опасные атмосферные примеси наносят вред здоровью людей, приводят к инвалидности, снижают качество жизни, отрицательно влияют на экосистемы и экономические процессы. Человек вдыхает загрязненный воздух везде – на рабочем месте, дома, во время путешествий. Воздействия загрязненного воздуха трудно избежать.

Микроскопические частицы способны преодолевать защитные барьеры организма, глубоко проникая в дыхательную и кровеносную систему и разрушая внутренние органы.

Отсутствие видимого смога не означает, что человек вдыхает здоровый воздух – многие загрязняющие вещества бесцветны и не имеют запаха. Токсическому воздействию загрязнителей подвергается не только население мегаполисов и промышленных кластеров, но и жители небольших городов и сел.

Множество компонентов загрязнений являются парниковыми газами или разрушителями озонового слоя. Такие примеси оказывают серьезное влияние на климат, ставя под угрозу безопасность будущего для грядущих поколений.

Воздействие на здоровье

По агрегатному состоянию загрязнители атмосферы разделяются на:

• твер­дые (ор­ганическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые примеси);
• жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей);
• газообразные (диоксид серы, оксиды азота и углерода, углеводороды).

Исходя из природы явления, различают 3 группы загрязнений:

1. Химическое – повышенное содержание в воздухе химических элементов и их соединений.
2. Биологическое – присутствие в воздухе вирусов, бактерий, спор грибов, продуктов жизнедеятельности различных организмов.
3. Физическое – высокая запыленность или задымление, присутствие радионуклидов, наличие последствий тепловых, шумовых, электромагнитных воздействий.

Загрязнения могут поступать в воздух непосредственно из источника (первичные загрязнители) или создаваться в результате взаимодействия в атмосферной среде с другими веществами (вторичные загрязнители).

Загрязнение воздуха наступает при поступлении газов и частиц, выбрасываемых в атмосферу:

• естественными источниками загрязнения (вулканическая деятельность, вы­ветривание горных пород, эрозия почв, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров);
• антропогенными источниками загрязнения (автомобильными двигателями, промышленными предприятиями и химическими производствами, карьерами и рудниками, ТЭС и котельными, сельхозобъектами и мусорными полигонами).

Антропо­генное загрязнение атмосферы по мас­штабу влияния на окружающую среду и здоровье человека значительно превосходит природное. Для большей части населения земного шара именно деятельность человека является главной причиной низкого качества воздушной среды.

Основные техногенные источники загрязнения воздуха и характерные для их выбросов вещества:

Вносят не менее серьезный вклад в загрязнение воздуха:

• объекты по добыче и переработке минерального сырья;
• нефте- и газоперерабатывающие предприятия;
• вы­бросы из подземных горных выработок;
• выделяющиеся вредные примеси при сжи­гании отходов и горении пород в терриконах;
• распыление пести­цидов над сельхозугодьями;
• животноводческие и птицеводческие фермы;
• комплексы по производству мясопродуктов.

Цементные и металлургические заводы, предприятия по производству электроэнергии, добыче и переработке нефти и газа обычно расположены за чертой города.

При этом вклад в загрязнение городского воздуха велик – из-за переноса потоками ветра взвешенных частиц и газов на многокилометровые расстояния.

Загрязнение атмосферы может быть местным, региональ­ным и глобальным. Местное характеризуется повы­шенными концентрациями ЗВ на небольших территориях (например, над городом). При региональном загрязнении в сферу негативного воздействия вовлекаются большие территории, но не вся планета. Глобальное загрязнение связано с изменением состояния атмосферы всей Земли.

По данным Росприроднадзора, в России 75-80 % опасных примесей попадают в воздух от стационарных источников загрязнения:

• промышленных предприятий;
• обрабатывающих и добывающих производств;
• теплоэлектростанций.

Примерно 25 % загрязнений выделяют передвижные источники – транспортные средства.

Вклад этих источников в общее загрязнение атмосферного воздуха в каждом городе разный. В промышленных регионах в загрязнении «виноваты» добывающие и обрабатывающие компании. В Москве и Санкт-Петербурге загрязненность атмосферы формирует автотранспорт (90 и 65 % соответственно).

В некоторых районах мегаполисов эти показатели немного иные, где-то на экологию сильнее влияет соседство с вредными производствами или мусорными полигонами, а не с загруженными автомагистралями.

Как влияют на организм различные вещества?

Наиболее серьезно ухудшают здоровье человека присутствующие в воздухе:

• твердые частицы;
• диоксид азота;
• диоксид серы;
• озон;
• аммиак;
• угарный газ;
• летучие органические соединения (ЛОС).

Среди взвешенных твердых частиц наибольшую опасность для здоровья человека представляют мелкодисперсные частицы PM2.5, которые способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в альвеолах легких, вызывать воспаление чувствительной легочной ткани и попадать в кровоток, поражая сердце и мозг.

PM2.5 – частицы размером 2,5 мкм и меньше. Для сравнения, толщина человеческого волоса составляет около 100 мкм. Таким образом, на сечении волоса можно расположить до 40 тонкодисперсных частиц.

Физиологическое воздействие на человеческий организм основных загрязнителей разрушительно. Диоксид серы, вступая в реакцию с влагой, образует серную кислоту, губительную для легочной ткани. Пыль с частицами диоксида кремния вызывает тяжелое заболевание легких – силикоз.

Оксиды азота раздражают (а в высоких концентрациях – разъедают) слизистые глаз и легких, способствуют развитию бронхита, пневмонии, астмы, повышают восприимчивость организма к вирусным инфекциям.

Вещества особенно опасны, если присутствуют в атмосфере вместе с диоксидом серы или другими токсичными соединениями. В этих случаях возникает эф­фект синергизма, когда даже при небольших концентрациях примесей токсичность всей газооб­разной смеси ощутимо усиливается.

Угарный газ (оксид углерода) блокирует перенос кислорода к тканям, что вызывает когнитивные нарушения, затормаживает рефлексы, в высоких концентрациях может быть смертельно опасным.

При остром отравлении угарным газом у человека появ­ляется:

• сильная слабость;
• головокружение;
• тошнота;
• сонли­вость;
• потеря сознания.

Особенно уязвимы люди с хроническими респираторными заболеваниями (астмой, ХОБЛ). Концентрация угарного воздуха в атмосферном воздухе не может стать причиной мас­совых отравлений, но в закрытых пространствах (гаражах, парковках) газ крайне опасен и может привести к смерти.

Воздействие озона:

• раздражает слизистую органов дыхания, вызывая кашель;
• снижа­ет сопротивляемость к респираторным заболеваниям;
• нарушает работу легких;
• способствует развитию астмы и бронхита;
• обостряет хронические заболевания сердца.

Такие вещества, как:

• свинец;
• бензапирен;
• фосфор;
• кадмий;
• мышьяк;
• кобальт

могут долго воздействовать на организм:

• накапливаясь в костях и тканях;
• снижая сопротивление инфекци­ям;
• угнетая кроветворные процессы;
• вызывая нарушения деятельности кровеносной, нервной и мочеполовой систем, онкологические заболевания, генетические изменения в клетках.

Компоненты выхлопных газов ДВС транспортных средств характеризуются широким диапазоном последствий для человека — от простого кашля до летального исхода. Тяжелые по­следствия для здоровья вызывает и смог – ядовитый «коктейль» из дыма, тумана и пыли.

Заболевания

Не существует минимального порога загрязненности воздуха, который бы не оказывал никакого влияния на здоровье человека.

Факторы, которые могут усилить или ослабить воздействие загрязнителей на организм:

• физические и химические характеристики частиц;
• массовая концентрация вещества;
• время воздействия (короткое воздействие или длительное, иногда годы).

Наибольшему риску подвержены:

• пожилые люди;
• дети;
• беременные женщины;
• люди с хроническими заболеваниями;
• городские жители.

Дети особенно уязвимы к пагубному воздействию загрязнения воздушной среды:

• у них более проницаемые дыхательные пути;
• частота их дыхания в два раза выше, чем у взрослых;
• они поглощают больше воздуха (из расчета на килограмм массы тела).

У детей узкие кровеносные сосуды, а иммунная система слабее, чем у взрослых, поэтому загрязненный воздух для них особенно опасен.

Проживание беременных женщин в регионах с загрязненным воздухом приводит к неблагоприятному исходу беременности (преждевременным родам, низкой массе тела при рождении, смертности в первые месяцы жизни).

К непосредственным последствиям воздействия загрязнителей на здоровье относятся:

• раздражение глаз, носа и горла;
• одышка;
• кашель;
• обострение хронических состояний (например, появление приступа астмы).

Загрязнение воздуха вызывает и острые, и хронические заболевания.

Существует доказанная связь между продолжительным воздействием воздуха низкого качества и повышенным риском развития:

• болезней легких;
• ишемической болезни сердца;
• инсульта;
• рака легких и верхних отделов пищеварительного тракта;
• сахарного диабета;
• катаракты.

Возраст, хронические заболевания, чувствительность к загрязняющему веществу – все эти факторы могут повлиять на то, как человек отреагирует на попавший в организм загрязнитель.

Рассмотрим более подробно, к каким последствиям может привести загрязненный воздух.

Преждевременная смертность

По исследованиям ВОЗ загрязнение атмосферы вышло на первое место в мире по сокращению продолжительности жизни человека (7 млн случаев преждевременной смерти), отодвинув прежних «лидеров» по лишению жизни от внешних причин — курение, алкоголь и наркотики.

Сокращение продолжительности жизни из-за низкого качества воздуха связано с развитием опасных заболеваний и патологий.

По данным организации за 2016 год, вредные примеси в воздухе привели к преждевременной смерти по причине:

• ИБС и инсульта – 58 %;
• ХОБЛ – 18 %;
• острых инфекций дыхательных путей – 18 %;
• рака легких – 6 %.

Загрязнение воздуха может стать причиной смерти новорожденных. По данным ВОЗ детская пневмония вызывается вдыхаемыми твердыми частицами.

Примером скачка уровня смертности от загрязнения воздуха служит так называемое «дело о лондонском тумане». События происходили в 1952 году в течение недели. Промышленные выбросы, угольные пожары в жилищах, активная добыча угля, использование некачественного топлива в транспорте в сочетании с погодными явлениями, задержавшими опасные примеси в воздухе Лондона, вызвали за несколько дней более 4 тысяч внезапных смертей.

Сердечно-сосудистые заболевания и диабет

Загрязнение воздуха взвешенными веществами приводит к приступам стенокардии, инфарктам миокарда и инсультам. Кроме того, вдыхание частиц вызывает эндокринные нарушения — инсулинорезистентность, сахарный диабет.

Острые респираторные заболевания

Примеси в воздушной среде раздражают слизистые оболочки глаз, носа и гортани, снижая этим местный иммунитет. Сопротивляемость вирусам и бактериям падает, что приводит к развитию ОРЗ и ОРВИ с тяжелым течением.

Исследователи из Италии доказали взаимосвязь между загрязнением атмосферы и высокой летальностью от осложнений коронавируса. Выяснилось, что в относительно чистых районах показатель летальности от COVID-19 составляет немногим более 4 %, тогда как в более загрязненных северных регионах – более 12 %.

Хронические заболевания органов дыхания

По выводам ученых загрязнение атмосферы способствует обострению хронических респираторных заболеваний:

• фиброза легких;
• астмы;
• хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ).

Американские исследователи изучили информацию о качестве воздуха, новых случаях детской астмы в 125 крупных городах мира и доказали, что уровень заболеваемости астмой у детей зависит от концентрации диоксида азота.

Присутствие в воздухе озона, взвешенных частиц, оксидов азота, черного (ультрадисперсного) углерода приводит к эмфиземе легких.

Психические расстройства

Доказана взаимосвязь между низким качеством воздуха и риском развития:

• депрессии;
• биполярного расстройства;
• шизофрении;
• расстройства личности.

Механизм воздействия примесей на психику изучен не на 100 %, но такая закономерность существует и подтверждается исследованиями.

У людей, страдающих психическими расстройствами, загрязнение воздуха усугубляет течение болезни. У детей нервная система развивается с нарушениями. Установлено, что от вдыхания тонко- и ультрадисперсных частиц серьезно возрастает вероятность развития аутизма.

Рак

Международное агентство ВОЗ по изучению рака (МАИР) 10 лет назад классифицировало взвешенные вещества-загрязнители воздуха как канцерогены, вызывающие рак легких и других органов.

Доказано, что повышенная концентрация сажи (черного углерода) всего на 0,1 мкг/м³ увеличивает на 12 % показатели заболеваемости аденокарциномой легких.

Ультрадисперсные частицы РМ0.1, присутствующие в выхлопных газах ДВС, могут проникать в ткани мозга и вызывать опухоли.

Самый опасный для здоровья источник загрязнения

Наиболее опасное для жизни и здоровья человека загрязнение атмосферы – радиоактивное. Из-за риска появления мутационных уродств оно представляет угрозу не только для живущих поколений, но и для их потомков.

Радиоактивное загрязнение атмосферного воздуха – превышение естественного уровня радиоактивных веществ.

Присутствие в воздухе радионуклидов может быть вызвано:

• испытаниями ядерного оружия;
• аварийными утечками радиоактивных компонентов на АЭС, предприятиях по захоронению радиоактивных отходов;
• потерями при транспортировке ядерного топлива, радиоактивного сырья и отходов;
• повышенным радиационным фоном при добыче радиоактивных руд.

Процесс воздействия радиации на организм называется облучением. Если человек подвергается радиоактивному облучению от внешних источников, говорят о внешнем облучении. Если облучение произошло при попадании радионуклидов внутрь организма (в том числе с вдыхаемым воздухом) – это внутреннее облучение.

Радиационное излучение характеризуется высокой биологической активностью, способным разрывать химические связи, запускать продолжительные реакции, трансформировать тысячи молекул. Действие радиации на организм может быть прямым и косвенным.

Прямое действие вызывает:

• ионизацию атомов и молекул;
• образование ионов;
• появление радикалов.

В результате различных химических реакций повреждаются комплексы клеток.

Косвенное действие состоит в том, что образованные радикалы и другие продукты взаимодействуют с молекулами белка, липидами, изменяя структуру тканей и клеток.

В результате нарушаются все обменные процессы в организме, прекращается и замедляется рост тканей, наступает гибель клеток. Всасывание продуктов клеточного распада приводит к отравле­нию и преждевременному старению организма.

Итак, облучение – разрушительная сила, трансформирующая клетки, деформирующая их ДНК, вызывающая мутации и повреждения генов. Больше всего страдают от радиации ткани органов, в которых происходит активное деление клеток (костный мозг, легкие, кишечник, половые органы).

Природа не позаботилась о том, чтобы наделить человека органами чувств, сигнализирующими о радиационной опасности. Величайшее коварство радиации состоит в том, что она долгое время себя не проявляет.

В результате воздействия излучений у человека могут возникнуть, в зависимости от поглощенной дозы:

• острая лучевая болезнь;
• нарушения работы ЦНС;
• местные лучевые поражения (ожоги);
• злокачественные новообразования;
• лейкозы;
• иммунные заболевания;
• лучевое бесплодие;
• лучевая катаракта;
• мутации.

Влияние излучения имеет острый характер, если в течение короткого периода разрушаются важные органы и наступает смерть, хронический (облучение малыми дозами) или долгосрочный.

Интересное видео

Тема данной статьи хорошо раскрыта в следующем видео, предлагаем посмотреть его:

Заключение

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются:

• промышленные объекты;
• тепловые и атомные электростанции;
• транспортные выбросы.

Даже минимальные концентрации опасных примесей способны навредить здоровью человека.

Продолжительное воздействие загрязненного воздуха приводит к развитию острых и хронических заболеваний, нарушению деятельности всех систем организма, генетическим отклонениям, летальному исходу.

Самое опасное (незаметное и коварное) загрязнение атмосферы – радиоактивное. Радиационное излучение угнетает биохимические процессы, нарушает процессы деления клеток. Опасность радиации в том, что повреждается структура ДНК, разрушается генетический код, что становится причиной тяжелых генетических заболеваний, физических уродств новорожденных.