Источники и уровни опасностей среды обитания

Как уже ранее говорилось, опасность — это процессы, явления, предметы, оказывающие негативное влияние на здоровье человека и среду обитания.

Человек, воздействуя на среду обитания непродуманными действиями или действиями, вызванными техническим несовершенством процессов, создал новую среду обитания.

В настоящее время возникли проблемы обеспечения безопасности человека от факторов сформированной им новой среды обитания и техносферы. Для того чтобы исключить отрицательные последствия взаимодействия среды обитания и организма, необходимо обеспечить определенные условия функционирования системы «человек — среда». Характеристики человека относительно постоянны. Элементы внешней среды, включая деятельность человека, поддаются регулированию в более широких пределах. Следовательно, решая вопросы безопасности системы «человек — среда», необходимо учитывать прежде всего особенности человека.

Человек в системах безопасности выполняет троякую роль:

• — является объектом защиты;
• — выступает средством обеспечения безопасности;
• — сам может быть источником опасности.

АНТРОПОГЕННЫЕ ОПАСНОСТИ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ Антропогенные опасности возникают в результате хозяйственной деятельности человека и действия объектов, созданных им. Они вызывают негативные последствия в среде обитания, что адекватно отражается на здоровье человека.

Рассмотрим основные факторы негативного воздействия на среду обитания деятельности человека.

Источники и уровни загрязнения атмосферного воздуха

Атмосферный воздух — это жизнь планеты, газовая оболочка Земли, состоящая из азота, кислорода, углекислого газа, озона и гелия. Наибольшее значение для биологических процессов имеют кислород, столь необходимый для дыхания, и углекислый газ, расходуемый в процессе фотосинтеза. Человек может отказаться от приема недоброкачественной пищи, не пить загрязненную воду, но не дышать он не может, потому что запасы кислорода в организме ограничены. Их хватает всего лишь на две-три минуты, а через пять минут после прекращения доступа кислорода в организме возникают необратимые изменения, вызывающие тяжелые последствия: страдает мозговая ткань, наступает биологическая смерть. Изменения состава воздуха больше других элементов природы отрицательно влияют на здоровье человека.

Загрязнение атмосферного воздуха различными вредными веществами ведет к возникновению заболеваний органов человека и прежде всего — органов дыхания.

Так, доказана зависимость воздействия выбросов предприятий цветной металлургии на повышение уровня заболеваемости сердечно-сосудистой системы, психических расстройств, злокачественных новообразований. Выбросы предприятий черной металлургии и энергетики способствуют развитию легочной патологии. В регионах размещения предприятий химической промышленности широко распространены аллергические заболевания, болезни эндокринной и мочеполовой систем. Загрязнения атмосферы городов оксидами азота способствуют поражению органов дыхания. Ежегодно в Казахстане у населения регистрируются перечисленные заболевания с впервые установленным диагнозом (табл. 5 [42]).

Атмосфера всегда содержит определенное количество примесей, поступающих от естественных и антропогенных источников. К числу примесей, выделяемых естественными источниками, относят: пыль (растительного, вулканического, космического происхождения; возникающую при эрозии почвы, частицы морской соли), дым, газы от лесных и степных пожаров и вулканического происхождения. Естественные источники загрязнений бывают либо распределенными, например, выпадение космической пыли, либо кратковременными, стихийными, например, лесные и степные пожары, извержения вулканов и т. п. Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым и мало изменяется с течением времени.

Самыми распространенными токсичными веществами, загрязняющими атмосферу, являются: оксид углерода (СО), диоксид серы (SO^), оксиды азота (No^), углеводороды (С^Н^) и твердые вещества (пыль). Ежегодный качественный состав выбросов в атмосферу по РК практически не изменяется и составляет, тыс. т [42]:

Основное антропогенное загрязнение атмосферного воздуха создают предприятия ряда отраслей промышленности, автотранспорт и теплоэнергетика.

От стационарных промышленных источников Республики Казахстан в атмосферу ежегодно поступают вредные вещества в количестве, млн. т [42]: 1995 г. — 3,1; 1997 г. — 2,37; 1998 г. -2,33. Половина всех выбросов приходится на энергетику -49,5%, на долю цветной металлургии — 22,7%, черной металлургии — 15, 7% [47]. Основные объемы загрязнений атмосферы вредными веществами дают объекты, расположенные на территориях Павлодарской и Карагандинской областей.

Одним из основных источников загрязнения атмосферы в настоящее время является также автотранспорт. В большинстве крупных городов Казахстана на долю автотранспорта приходится 60−80%, а в г. Алматы — 90% от всего объема выбросов вредных веществ [35].

Количество примесей и их источники, дающие ежегодно загрязнения атмосферы всей Земли, приведены в таблице 6 [5].

Кроме СО, SO, N0^, С^Н^ и пыли в атмосферу выбрасываются и другие, более токсичные вещества: соединения фтора, хлор, свинец, ртуть, бенз (а)пирен. Вентиляционные выбросы завода электронной промышленности содержат пары плавиковой, серной, хромовой и других минеральных кислот, органические растворители и т. п. В настоящее время насчитывается более 500 вредных веществ, загрязняющих атмосферу, их количество все увеличивается. Выбросы токсических веществ в атмосферу приводят, как правило, к превышению текущих концентраций веществ над предельно допустимыми концентрациями.

Контроль состояния атмосферы в городах Республики Казахстан, показывает, что уровень загрязнения остается весьма высоким. Средние по городам республики концентрации пыли, аммиака, фенола, фтористого водорода, формальдегида, свинца, диоксида азота и серы выше ПДК. Как правило, в таких городах, как Шымкент и Лениногорск, периодически фиксируется в атмосфере разовая концентрация свинца, превышающая ПДК более чем в 100 раз.

Значительный вклад в максимально разовые концентрации загрязнений атмосферы вносят также аварийные (залповые) выбросы предприятий нефтегазового комплекса в Мангыстауской и Атырауской областях.

Высокие концентрации примесей и их миграция в атмосферном воздухе приводят к образованию вторичных более токсичных соединений (смог, кислоты) или к таким явлениям, как «парниковый эффект» и разрушение озонового слоя.

Смог - сильное загрязнение воздуха, наблюдаемое в больших городах и промышленных центрах. Различают два типа смога:

• — густой туман с примесью дыма или газовых отходов производства;
• — фотохимический смог — пелена едких газов и аэрозолей повышенной концентрации (без тумана), возникающая в результате фотохимических реакций в газовых выбросах под действием ультрафиолетового излучения Солнца.

Фотохимический смог весьма токсичен, так как его состав обычно находится в пределах: Од — 60… 75%, ПАН (пероксиацилнитраты), Н^О^, альдегида и др. — 25… 40%. Для образования смога необходимо наличие в атмосфере в солнечную погоду оксидов азота, углеводородов (их выбрасывают в атмосферу автотранспорт, промышленные предприятия). Фотохимические смоги, впервые обнаруженные в 40-х годах в Лос-Анджелесе, теперь периодически наблюдаются во многих городах мира.

Смог снижает видимость, усиливает коррозию металла и сооружений, отрицательно влияет на здоровье и является причиной повышенной заболеваемости и смертности населения.

Кислотные дожди известны более 100 лет, однако, проблеме кислотных дождей стали уделять должное внимание сравнительно недавно. Впервые выражение «кислотный дождь» использовал Роберт Ангус Смит (Великобритания) в 1872 г. [45].

По существу, кислотные дожди появляются в результате химических и физических превращений соединений серы и азота в атмосфере. Конечным итогом этих химических превращений является соответственно серная (H^SO^) и азотная (HNO^) кислота. В последующем пары или молекулы кислот, поглощенные капельками облаков или частицами аэрозолей, выпадают на землю в виде сухого или влажного осадка (седиментация) (рис. 7 [45]). При этом вблизи источников загрязнения доля сухих кислотных осадков превышает долю влажных по серосодержащим веществам в 1,1 и по азотосодержащимв 1,9 раз. Однако по мере удаления от непосредственных источников загрязнения влажные осадки могут содержать большее количество загрязняющих примесей, чем сухие.

Известно, что кислотные дожди существовали в природе и без вмешательства человека из-за естественного поступления соединений серы и азота в атмосферу (вулканическая деятельность, процесс разрушения биосферы микроорганизмами, пожары, грозовые разряды). Но надо сказать, жизнедеятельность человека значительно увеличила количество поступающих в атмосферу соединений серы и азота (табл. 7 [45]).

Кислотные загрязняющие вещества, естественно, распространяются не только в вертикальном, но и в горизонтальном направлении, что создает в настоящее время много международных проблем, так как выбросы в одном государстве могут загрязнить воздух другого. Например, для Казахстана процент собственных поступлений загрязнений от общих поступлений на территорию составляет: по соединениям серы — 46%, по соединениям азота — 22% [47]. А остальное количество загрязнений вносится за счет трансграничного переноса соединений серы и азота из других республик. Это объясняется тем, что соединения серы и азота, попавшие в атмосферу, вступают в химическую реакцию не сразу, сохраняя свои свойства, соответственно, в течение 2 и 8… 10 суток. За это время они могут вместе с атмосферным воздухом пройти расстояние до 1000… 2000 км и лишь после этого выпасть на земную поверхность.

Если бы загрязняющие воздух вещества антропогенного и естественного происхождения равномерно распределялись по поверхности Земли, то влияние кислотных осадков на биосферу было бы менее пагубно. Проблема возникает из-за того, что загрязняющие вещества в наибольшей степени концентрируются вблизи источников загрязнения (табл. 8 [45]). Получается, что наибольшая часть кислотосодержащих загрязнений выпадает примерно на 5% территории Земли. Естественно, такой нагрузки биосфера не может выдержать не изменяясь.

Различают прямое и косвенное воздействие кислотных осадков на биосферу. Прямое воздействие проявляется в непосредственной гибели растений и деревьев, которое в наибольшей степени имеет место вблизи источника загрязнения, в радиусе до 100 км от него.

При оценке прямой опасности кислотных осадков на здоровье человека учитывают влияние не только кислотных дождей, но и вред, наносимый кислотными веществами (двуокись серы, окислы азота, кислотные аэрозольные частицы) при дыхании. Уже давно установлено, что существует прямая зависимость между уровнем смертности и степенью загрязнения района. Например, при концентрации SO^ в атмосфере на уровне дыхания около 1мг/м³ возрастает число смертельных случаев, в первую очередь среди людей старшего поколения и лиц, страдающих заболеваниями органов дыхания.

Находящиеся в воздухе загрязнения и кислотные дожди ускоряют коррозию металлоконструкций (до 100 мкм/год), разрушают здания и памятники и особенно построенные из песчаника и известняка.

Косвенное воздействие кислотных осадков на окружающую среду осуществляется посредством процессов, происходящих в природе в результате изменения кислотности (рН) воды и почвы. Оно проявляется к тому же не только в непосредственной близости от источника загрязнения, но и на значительных расстояниях, исчисляемых сотнями километров.

Кислотные осадки, попадая в водоемы и почву, уменьшают значение рН (рН = 7 — нейтральная среда, уменьшение рН на единицу соответствует десятикратному увеличению кислотности), что приводит к увеличению растворимости алюминия и тяжелых металлов (марганец, медь, кадмий и др.), являющихся в растворенном состоянии ядами для растений и организмов. Опасность повышения растворимости тяжелых металлов заключается еще в том, что, накапливаясь в растительной и животной пище, они, в конечном итоге, попадают в организм человека, вызывая различные заболевания.

Изменение кислотности почвы нарушает ее структуру, влияет на плодородие и ведет к гибели растений. Повышение кислотности пресных водоемов приводит к снижению запасов пресной воды и вызывает гибель живых организмов (наиболее чувствительные начинают погибать уже при рН = 6,5, а при рН = 4,5 способны жить только немногие виды насекомых и растений).

Парниковый эффект. Состав и состояние атмосферы влияют на многие процессы лучистого теплообмена между Космосом и Землей. Процесс передачи энергии от Солнца к Земле и от Земли в Космос сохраняет температуру биосферы на определенном уровне — в среднем +15°. При этом основная роль в поддержании температурных условий в биосфере принадлежит солнечной радиации, несущей на Землю определяющую часть тепловой энергии, по сравнению с другими источниками тепла, [5]:

Дж/год, % Теплота от солнечной радиации — 25 * 10²³ 99,80.

Теплота от естественных источников (из недр Земли, от животных и др.) — 37,46 * 10²⁰ 0,18.

Теплота от антропогенных источников (электроустановки, пожары и т. д.) — 4,2 * 10²⁰ 0,02.

Нарушение теплового баланса Земли, приводящее к увеличению средней температуры биосферы, которое наблюдается в последние десятилетия, происходит за счет интенсивного выброса антропогенных примесей и их накоплений в слоях атмосферы. Большинство газов прозрачно для солнечной радиации. Однако углекислый газ (СО^), метан (СН^), озон (О), пары воды (НдО) и некоторые другие газы в нижних слоях атмосферы, пропуская солнечные лучи в оптическом диапазоне длин волн -0,38…0,77 мкм, препятствуют прохождению в космическое пространство отраженного с поверхности Земли теплового излучения в инфракрасном диапазоне длин волн — 0,77…340 мкм. Чем больше концентрация газов и других примесей в атмосфере, тем меньшая доля теплоты с поверхности Земли уходит в Космос, и тем больше, следовательно, ее задерживается в биосфере, вызывая потепление климата. Наибольшую роль в этом процессе играет углекислый газ. Так, по оценочным данным ежегодное увеличение теплоты биосферы за счет парникового эффекта происходит на величину порядка 70 * 10²⁰ Дж/год, при этом значение «парниковых» газов распределяется следующим образом, %, [5].

Изначально концентрация углекислого газа, которая поддерживала привычную для нас температуру и климат на Земле, не превышала 0,03%. Однако на протяжении последних десятилетий количество СО в атмосфере возрастает каждые 10 лет примерно на 2%. И чем дальше, тем быстрее это увеличение, так как растущее население планеты сжигает все больше топлива и вырубает все больше лесов. Тенденция роста концентрации углекислого газа в атмосфере прослеживается по следующим данным, [5]:

Год 1900 1970 1990 2000 2030 2050.

Концентрация, % 0,029 0,032 0,036 0,038 0,045…0,06 0,07…0,075.

Аналогично идет накопление концентрации в атмосфере и других техногенных «парниковых» газов.

Моделирование различных климатических параметров показывает, что до 2050 г. средняя температура на Земле может повыситься на 1,5…4,5°С. Такое потепление вызовет таяние полярных льдов и горных ледников, что приведет к подъему уровня Мирового океана на 0,5… 1,5 м. Одновременно будет подниматься и уровень рек, впадающих в моря (принцип сообщающихся сосудов). Все это вызовет затопление островных стран, прибрежной полосы и территорий, расположенных ниже уровня моря. Появятся миллионы беженцев, вынужденных покинуть обжитые места и мигрировать в глубь суши. Необходимо будет перестроить или переоборудовать все порты, чтобы приспособить их к новому уровню моря. Еще более сильное влияние может оказать глобальное потепление на распределение осадков и сельское хозяйство, из-за нарушения циркуляционных связей в атмосфере. Дальнейшее потепление климата уже к 2100 г. может поднять уровень Мирового океана на два метра, что приведет к затоплению уже 5 млн. км2 суши, а это 3% от всей суши и 30% от всех урожайных земель планеты [5].

Достоверность существования парникового эффекта подтверждается и данными, полученными в результате измерения температуры океанической поверхности, произведенного со спутников в период с 1982 по 1988 г. Они показывают, что Мировой океан нагревается примерно на 0,1 «С в год. Это чрезвычайно важно, так как из-за своей колоссальной теплоемкости океаны почти не реагируют на случайные климатические флуктуации. Обнаруженная тенденция к их потеплению доказывает серьезность проблемы.

Парниковый эффект в атмосфере — довольно распространенное явление и на региональном уровне. Антропогенные источники теплоты (ТЭС, транспорт, промышленность), сконцентрированные в крупных городах и промышленных центрах, интенсивное поступление «парниковых» газов и пыли, устойчивое состояние атмосферы создают около городов пространства радиусом до 50 км и более с повышенными на 1… 5 °C температурами и высокими концентрациями загрязнений. Эти зоны (купола) над городами хорошо просматриваются из космического пространства. Они разрушаются лишь при интенсивных движениях больших масс атмосферного воздуха.

Разрушение озонового слоя. Техногенные загрязнения атмосферы не ограничивают свое негативное влияние только приземной зоной. Определенная доля примесей поступает в озоновый слой и разрушает его. Разрушение озонового слоя способствует проникновению на Землю ультрафиолетовых лучей с длиной волн менее 0,29 мкм. Эти коротковолновые ультрафиолетовые излучения опасны для биосферы: гибнет растительность (в первую очередь, зерновые культуры), повышается количество онкологических и глазных заболеваний у населения.

Основными веществами, разрушающими озоновый спой, являются соединения хлора и азота. По оценочным данным, одна молекула хлора может разрушить до 105 молекул, а одна молекула оксидов азота — до 10 молекул озона. Источниками поступления соединений хлора и азота в озоновый слой являются:

• — самолеты («Конкорд», военные), содержащие в выхлопных газах до 0,1% от общей массы газов соединения N0 и N0^;
• — ракеты, содержащие в выхлопных газах соединения азота и хлора (табл. 9 [5]);
• — вулканические газы;
• — технологии с применением фреонов;
• — атомные взрывы, приводящие к образованию оксидов азота.

Заметим, что один запуск ракеты «Шаттл» сопровождается разрушением около 0,3% озона, что составляет примерно 107 т озона. Образованная при этом дыра в озоновом слое затягивается длительное время.

Значительное влияние на озоновый сдой оказывают фреоны, продолжительность жизни которых достигает 100 и более лет. Оставаясь длительное время в неизменной форме, они в то же время постепенно перемещаются в более высокие слои атмосферы, где коротковолновые ультрафиолетовые лучи выбивают из них атомы хлора и фтора. Эти атомы вступают в реакцию с находящимся в стратосфере озоном и ускоряют его распад, оставаясь при этом неизменными. Таким образом, фреон играет здесь роль катализатора. Один атом фтора, так же как и один атом хлора, может принять участие в нескольких сотнях циклов разрушения озона. Источниками поступления фреонов являются: холодильники при нарушении герметичности контура переноса теплоты; технологии с использованием фреонов; бытовые баллончики для распыления различных веществ и т. п.

По оценочным данным, техногенное разрушение озонового слоя к 1973 г. достигло 0,4… 1%; к 2050 г. ожидается 10%. Ядерная война может истощить озоновый слой на 20… 70%. При этом заметные негативные изменения в биосфере ожидаются при истощении озонового слоя на уровне 8… 10% от общего запаса озона в атмосфере, составляющего около 3 млрд. т.

Источники и уровни загрязнения гидросферы

Вода является важнейшим фактором среды обитания, который оказывает многообразное воздействие на все процессы жизнедеятельности организма, в том числе и на заболеваемость человека. Она является универсальным растворителем газообразных, жидких и твердых веществ, а также участвует в процессах окисления, промежуточного обмена, пищеварения. Без пищи, но с водой человек способен жить около двух месяцев, а без воды — несколько дней.

Суточный баланс воды в организме человека составляет около 2,5 л. Количество потребляемой воды подвержено значительным колебаниям в зависимости от климатических условий и интенсивности выполняемой работы. Потеря воды в количестве 10% от массы тела приводит к нарушению обмена веществ, потеря 15−20% смертельна при температуре воздуха 30 °C, а потеря 25% абсолютно смертельна, так как обезвоживание происходит на клеточном уровне.

Гигиеническое значение воды велико. Она используется для поддержания в надлежащем санитарном состоянии тела человека, предметов обихода, жилища, оказывает благоприятное влияние на климатические условия отдыха населения и быта. Но она может являться и источником опасности для человека.

По данным ВОЗ, 80% всех инфекционных болезней в мире связано с неудовлетворительным качеством воды либо с нарушением санитарно-гигиенических норм вследствие ее недостатка. Инфекционные заболевания водной этиологии регистрируются преимущественно в развивающихся странах с низким санитарным уровнем жизни.

В настоящее время примерно половина населения земного шара лишена возможности потреблять в достаточном количестве чистую пресную воду. В наибольшей степени от этого страдают развивающиеся страны, в которых 61% сельских жителей вынуждены пользоваться небезопасной в эпидемиологическом отношении водой, а 87% - не имеют канализации.

Аналогичная ситуация складывается и в Казахстане, где с каждым годом ухудшается обеспечение населения доброкачественной питьевой водой. В настоящее время около 25% населения, или свыше 4 млн. человек, не получают водопроводной воды. Из них 16,5% используют для хозяйственно-питьевых целей воду из открытых водоемов и 3,2% - привозную воду негарантированного качества, что служит причиной распространения таких заболеваний, как холера, брюшной тиф, гепатит, дизентерия и другие кишечные инфекции (табл. 10) [35, 42].

При этом Южно-Казахстанская область является еще и территорией повышенного риска заболевания холерой, что связано с наличием холерного вибриона в открытых водоемах.

Давно замечено, что исключительно большое значение имеет водный фактор в распространении острых кишечных инфекций и инвазий. В воде водоисточников могут присутствовать сальмонеллы, кишечная палочка, холерный вибрион и т. д. Некоторые патогенные микроорганизмы длительно сохраняются и даже размножаются в природной воде (табл.11 [13]).

Длительность выживания в воде патогенных микроорганизмов зависит от состава воды, наличия и концентрации биологического субстрата, от свойств микробных клеток (способность к спорообразованию, высокое содержание в бактериальной клетке липидов и т. д.), а также температуры воды, интенсивности солнечной инсоляции и др.

Источником заражения поверхностных водоемов могут явиться неочищенные канализационные сточные воды. Подземные источники инфицируются атмосферными и ливневыми водами, содержимым неправильно оборудованных выгребов, а также при стирке белья у колодцев и др. Эпидемическая опасность воды, используемой для питья, зависит от наличия и количества возбудителя, длительности его выживания и сохранения им вирулентности. Сочетание этих условий определяет возможность распространения кишечных инфекций водным путем в виде эпидемических вспышек и поддержания высокого уровня инфекционной заболеваемости.

Для водных эпидемий считается характерным внезапный подъем заболеваемости, сохранение высокого уровня в течение некоторого времени, ограничение эпидемической вспышки кругом лиц, пользующихся общим источником водоснабжения, и отсутствие заболеваний среди жителей того же населенного места, но пользующихся другим источником водоснабжения.

Давно установлено, что общая природная минерализация питьевой воды и состав химических элементов, входящих в нее, во многом определяют здоровье людей, проживающих в данной местности. При употреблении воды с общей минерализацией 1,5…3 г/л повышается гидрофильность тканей и задержка воды в организме, а при 0,8 г/л нарушается водно-солевой баланс организма. Малое содержание йода в питьевой воде вызывает эндемический зоб. Недостаток в питьевой воде фтора (0,5 мг/л и меньше) способствует возникновению кариеса зубов, а его избыток (1,5 мг/л и выше) вызывает эндемическую патологию — флюороз. И совсем недопустимо употребление воды, содержащей 10 мг/л и выше фтора, так как через 10−20 лет у человека могут появиться изменения в костно-суставном аппарате: остеосклероз, деформация скелета, отложения солей на ребрах.

В последнее время исходное качество природной воды меняется вследствие нерациональной хозяйственной деятельности человека. Проникновение в водную среду различных токсикантов и веществ, изменяющих естественный состав воды, представляет исключительную опасность для природных экосистем и человека. В настоящее время в Мировой океан ежегодно поступает более 30 тыс. различных химических соединений в количестве до 1,2 млрд. тонн. Основные пути попадания загрязняющих веществ в океан — это прямой сброс, поступление токсикантов с речным стоком и из атмосферного воздуха, уничтожение и захоронение отходов в море, использование водного транспорта и аварии танкеров.

В использовании человеком водных ресурсов Земли различают два направления: водопользование и водопотребление.

При водопользовании вода, как правило, не изымается из водных объектов, но качество ее может меняться. К водопользованию относится использование водных ресурсов для гидроэнергетики, судоходства, рыболовства и разведения рыбы, отдыха, туризма и спорта.

При водопотреблении вода изымается из водных объектов и либо включается в состав вырабатываемой продукции (и вместе с потерями на испарения в процессе производства входит в состав безвозвратного водопотребления), либо частично возвращается в водоем, но обычно уже значительно худшего качества.

Принципиальная разница между использованием и потреблением водных ресурсов заключается еще и в том, что в первом случае можно обойтись и без них, например, получать энергию за счет других видов природных ресурсов (атомная, солнечная и др.), воду же, расходуемую для питьевых, хозяйственно-бытовых нужд, никаким другим минеральным ресурсом заменить нельзя.

В результате водопотребления образуются загрязненные сточные воды. Основными источниками загрязнений воды в Казахстане являются промышленность (75%) сельское хозяйство (20%) и жилищно-коммунальное хозяйство — 5%.

Сточные воды ежегодно несут большое количество различных химических и биологических загрязнений в водные объекты Казахстана: медь, цинк, никель, ртуть, фосфор, свинец, марганец, нефтепродукты, моющие средства, фтор, азот нитратный и аммонийный, мышьяк, пестициды — это далеко не полный и постоянно пополняющийся список веществ, попадающих в водную среду.

При этом из всего объема сбрасываемых загрязненных стоков в Казахстане до 35% - недостаточно и до 6% вообще не очищаются (табл. 12 [42]).

В настоящее время практически все крупные реки Казахстана (Урал, Сырдарья, Или, Иртыш, Ишим, Нура, Сарысу) загрязнены фенолами, нефтепродуктами, медью, удобрениями и другими токсикантами. И, а наибольшей степени это Урал и Иртыш. Загрязненные воды впадают в такие озера, как Балхаш, Аральское, Каспийское, которые вообще не имеют стока, и обновление воды в них происходит за счет испарения, в результате чего они перенасыщаются солями и токсикантами, приносимыми водой рек.

В конечном итоге загрязнение водоемов создает угрозу здоровью человека через потребление рыбы и воды.

Например, серьезную опасность представляет избыток минеральных удобрений (нитратов), которые во время дождей смываются в водоемы и вызывают качественное изменение воды в реках и водоемах. До 50-х годов нашего столетия содержание нитратов в воде расценивалось лишь как показатель загрязнения водоемов сточными водами. В настоящее время учитывается и их токсикологическая опасность. Допустимая суточная доза их потребления для человека составляет 312,5 мг. Относительно легко переносится доза в 150−200 мг в сутки. Если эти пределы превышены, возможно отравление. Проникая в кровь, нитраты соединяются с гемоглобином, при этом образуется вещество метгемоглобин, который теряет свойство переносчика кислорода. В результате у человека наступает кислородное голодание — метгемоглобинемия, сопровождающаяся цианозом — синюшностью кожи и слизистых, анурией — прекращением выделения мочи, увеличением печени и селезенки. В тяжелых случаях возможен летальный исход. При взаимодействии в определенных условиях в организме с вторичными и третичными аминами получаются нитрозоамины — сильнейшие канцерогены.

Опасны не только первичные загрязнения поверхностных вод, но и вторичные загрязнения, возникновение которых возможно в результате химических реакций веществ в водной среде. Так, при одновременном попадании весной 1990 г. в р. Белая (Россия) фенолов и хлоридов образовались диоксины, содержание которых в 147 тыс. раз превышало допустимые значения. Диоксины являются универсальным клеточным ядом. Минимальная токсичная доза для человека ориентировочно составляет 0,1 мг/кг. Он парализует нервную систему, нарушает обмен веществ, изменяет состав крови и т. д.

Последствия загрязнения природных вод многообразны, но, в конечном итоге, они снижают запасы питьевой воды, вызывают болезни людей и всего живого, нарушают круговорот многих веществ в биосфере.

Источники и уровни загрязнения литосферы

Почва, являясь элементом биосферы Земли, формирует химический состав потребляемых человеком продуктов питания, питьевой воды и отчасти атмосферного воздуха; этот состав зависит от естественной химической природы почв, а также качества и количества вносимых в почву экзогенных химических веществ.

В результате хозяйственной (бытовой и производственной) деятельности человека в почву поступает различное количество химических веществ: пестицидов, минеральных удобрений, стимуляторов роста растении, поверхностно-активных веществ (ПАВ), полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), промышленных и бытовых сточных вод, выбросов промышленных предприятий и транспорта и т. п. Накапливаясь в почве, они пагубно влияют на все обменные процессы, происходящие в ней, и препятствуют ее самоочищению.

Интенсивно идет разрушение и загрязнение почвенного покрова при добыче полезных ископаемых и их обогащении; при захоронении отходов производства и бытового мусора; при проведении военных учений и испытаний, при авариях и катастрофах. Например, при ежегодном извлечении из недр стран СНГ около 15 млрд. т горной массы только одна третья часть вовлекается в оборот, а используется в производстве около 7% [5]. Большая часть оставшейся массы скапливается в отвалах.

Все более сложной становится проблема утилизации бытового мусора. Огромные мусорные свалки стали характерным признаком городских окраин. Неслучайно по отношению к нашему времени иногда применяют термин «мусорная цивилизация». Только в США ежегодно на свалки выбрасывается 385 млн. т бытового мусора, а в Италии — 75 млн. т [5].

В Казахстане ежегодному захоронению и организованному складированию подлежит в среднем до 90% всех токсичных отходов производства (табл. 13 [42]). Эти отходы содержат мышьяк, свинец, цинк, асбест, фтор, фосфор, марганец, нефтепродукты, радиоактивные изотопы и отходы гальванического производства.

Существенное загрязнение земель происходит за счет седиментации токсичных веществ от промышленных выбросов в атмосферу. Наибольшую опасность представляют предприятия цветной и черной металлургии. Зоны загрязнений от них имеют радиусы около 20…50 км, а превышение ПДК достигает 100 и более раз [12]. К основным загрязнителям относятся никель, свинец, бенз (а)пирен, ртуть и др. Предприятия нефтехимической и химической промышленности загрязняют почву нефтепродуктами, соединениями тяжелых металлов и др. Опасны выбросы мусоросжигающих заводов (тетраэтилсвинец, ртуть, диоксины, бенз (а)пирен и т. п.). Выбросы ТЭС содержат в своем составе бенз (а)пирен, соединения ванадия, радионуклиды, кислоты и другие токсичные вещества.

В настоящее время установлено, что орошаемые почвы бассейна р. Сырдарьи загрязнены соединениями свинца, меди, кадмия, фтора и бора. Наиболее загрязненными являются почвы Арысь-Туркестанского и правобережной части Шаульдерского бассейнов. Почвы вокруг Караганды загрязнены ванадием, вокруг Усть-Каменогорска — медью, цинком, вокруг Балхашамедью и т. д. [47]. Попадающие в почву химические элементы относятся к разным классам опасности (табл. 14 [13]). Попадая в организм человека, они могут вызвать врожденные уродства, аномалии в физическом и психофизическом развитии.

Сильное загрязнение почв в РК происходит за счет отсутствия необходимого контроля за использованием, хранением, транспортировкой минеральных удобрений и ядохимикатов. Используемые удобрения, как правило, не очищены, поэтому вместе с ними в почву попадают многие токсичные химические элементы и их соединения: мышьяк, кадмий, хром, кобальт, свинец, никель, цинк, селен. Кроме того, избыток азотных удобрений приводит к насыщению овощей нитратами, что вызывает отравление человека. В настоящее время существует множество различных ядохимикатов (пестицидов). Только в Казахстане ежегодно используется более 100 наименований пестицидов (метафос, децис, БИ-58, витовакс, витотиурам и др.), которые имеют широкий спектр действия, хотя применяются для ограниченного числа культур и насекомых. Они долго сохраняются в почве и проявляют токсическое действие на все организмы.

Химические вещества, загрязняющие почву, поступают в организм человека по биологическим пищевым цепочкам и вызывают аллергические заболевания, острые и хронические отравления людей.

Описаны случаи отравления людей и животных, употреблявших фитомассу, выращенную на земельных участках, содержащих повышенные концентрации некоторых химических веществ. Так, растения, произрастающие на щелочных почвах (США, Канада, Ирландия) с высоким содержанием селена, могут накапливать его в количествах до 5 000 мг/кг. Высокая концентрация селена в растительных продуктах является причиной возникновения «щелочной болезни» скота (селеновый токсикоз), отравлений людей и массовой гибели сельскохозяйственных животных Наблюдаются случаи хронического и острого отравления людей при проведении сельскохозяйственных работ на полях, огородах, садах, обработанных пестицидами или загрязненных химическими веществами, содержащимися в атмосферных выбросах промышленных предприятий.

Так, например, загрязнение почвы фтором за счет промышленных выбросов приводит к накоплению его в растениях, а затем к развитию флюороза у людей, потребляющих культурные растения, выращенные на этой почве. При этом отмечается неблагоприятное влияние фтора на функцию кроветворения, фосфорно-кальциевый обмен, наблюдается возникновение болезней печени, почек и других нарушений. Кроме того, повышенное содержание фтора в почве приводит к нарушению процессов ее самоочищения.

Поступление в почву ртути, даже в незначительных количествах, оказывает большое влияние на ее биологические свойства. Так, установлено, что ртуть снижает аммонифицирующую и нитрифицирующую активность почвы. Повышенное содержание ртути в почве населенных мест неблагоприятно воздействует на организм человека: наблюдаются частые заболевания нервной и эндокринной систем, мочеполовых органов, снижение фертильности.

Свинец при попадании в почву угнетает деятельность не только нитрифицирующих бактерий, но и микроорганизмов-антагонистов кишечной и дизентерийной палочек Флекснера и Зонне, удлиняет срок самоочищения почвы. При повышенном содержании свинца в почве у населения наблюдаются патологические изменения в деятельности кроветворной и репродуктивной систем, органов внутренней секреции, а также рост случаев злокачественных новообразований. К микроэлементам, повышенное содержание которых в почве вызывает также неблагоприятные последствия, относятся бор, ванадий, таллий, вольфрам и др.

Находящиеся в почве химические соединения смываются с ее поверхности в открытые водоемы или поступают в грунтовый поток воды, тем самым влияя на качественный состав хозяйственно-питьевых вод, а также пищевых продуктов растительного происхождения. Качественный состав и количество химических веществ в этих продуктах во многом определяется типом почвы и ее химическим составом.

Особое гигиеническое значение почвы связано с опасностью передачи человеку возбудителей различных инфекционных заболеваний. Несмотря на антагонизм почвенной микрофлоры, в ней длительное время способны сохраняться жизнеспособными и вирулентными возбудители многих инфекционных заболеваний (табл. 15 [13]). В течение этого времени они могут загрязнять подземные водоисточники и заражать человека.

Длительно сохраняются в почве не только патогенные бактерии, но и вирусы. Это в первую очередь споры патогенных микроорганизмов: столбнячной палочки, возбудители газовой гангрены, ботулизма и сибирской язвы (20−25 лет). Через загрязненную почву передаются возбудители острых инфекционных желудочно-кишечных заболеваний, лептоспирозы, бруцеллез, туляремия, сибирская язва, туберкулез, гельминтозы, инфекционный гепатит, энтеровирусные, а также некоторые аденовирусные заболевания.

Наиболее простой путь заражения — через руки, загрязненные инфицированной почвой. Описан случай эпидемии брюшного тифа, охватившей за 36 дней 60% детей в детском саду, инфицированных через загрязненный песок [5]. Однако чаще встречаются более сложные пути передачи инфекционного начала через почву. Имеются данные о вспышках тифа, возникших в результате проникновения возбудителей из загрязненной почвы в грунтовые воды; колодезных эпидемиях брюшного тифа и дизентерии, связанных с загрязнением почвы.

С почвенной пылью могут распространяться возбудители ряда других инфекционных болезней: микробактерии туберкулеза, вирусы полиомиелита, Коксаки, ECHO и др. Почва играет не последнюю роль и в распространении эпидемий, вызванных гельминтами.

ВРЕДНЫЕ ВЕЩЕСТВА.

Общая характеристика вредных веществ.

В настоящее время известно более 7 млн. химических веществ, из которых 60 тыс. находят широкое применение, в виде пищевых добавок -5 500, лекарств — 4 000, препаратов бытовой химии — 1 500 веществ [5]. На международном рынке ежегодно появляется от 500 до 1 000 новых химических соединений и смесей. Возможность загрязнения химическими веществами среды обитания все больше возрастает. Например, в США ежегодно происходит около 50−60 крупных аварийных выбросов химических соединений, требующих эвакуации людей.

Токсическими веществами (или ядами) называют химические компоненты, поступающие в количестве и качестве, не соответствующем врожденным или приобретенным свойствам организма, поэтому вызывающие вредные реакции, несовместимые с нормальной жизнедеятельностью организма.

Токсическое действие различных веществ — результат взаимодействия организма, вредного вещества и окружающей среды. Оно зависит от количества попавшего в организм вещества, его физических свойств, токсичности, длительности поступления, химизма взаимодействия веществ. Кроме того, степень поражения зависит от пола, возраста, индивидуальной чувствительности, путей поступления и выведения вредных веществ, распределения в организме, а также метеорологических условий и других сопутствующих факторов производственной и окружающей среды.

Ядовитые свойства могут проявить практически все вещества, даже такие, как поваренная соль в больших дозах или кислород при повышенном давлении. Однако к ядам принято относить лишь те, которые свое вредное действие проявляют в обычных условиях и в относительно небольших количествах.

Более широким понятием, чем производственный или бытовой яд, является термин «вредное вещество», так как объединяет и яды, и аэрозоли фиброгенного действия. По ГОСТ 12.1.007−76: «Вредное вещество — вещество, которое при контакте с организмом человека в случае нарушения требований безопасности, может вызывать производственные травмы, профессиональные заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами как в процессе работы, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений» .

Химические соединения (органические и неорганические) в зависимости от их практического использования классифицируются так:

• — промышленные яды — вещества, используемые в производстве;
• — ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве;
• — лекарственные средства;
• — бытовые химикаты, используемые в виде пищевых добавок, средств санитарии, личной гигиены, косметики и т. д.;
• — биологические растительные и животные яды, которые содержатся в растениях и грибах, животных и насекомых;
• — боевые отравляющие вещества.

Несмотря на разнообразие вредных веществ, часто вызываемые ими заболевания в своей основе имеют сходные патологические процессы. Исходя из этого, все вредные вещества по характеру воздействия на организм человека подразделяются на [38]:

• — общетоксические — вызывающие отравление всего организма или поражающие отдельные системы организма (ЦНС, периферическую нервную и кроветворную систему), а также вызывающие патологические изменения печени, почек (оксид углерода, цианистые соединения, свинец, ртуть, бензол и др.);
• — раздражающие — вызывающие раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, глаз, легких, кожных покровов (хлор, аммиак, оксиды серы и азота, озон и др.);
• — сенсибилизирующие — действующие как аллергены (формальдегид, растворители, лаки на основе нитросоединений и др.);
• — мутагенные — приводящие к нарушению генетического кода, изменению наследственной информации (свинец, марганец, радиоактивные изотопы и др.);
• — канцерогенные — вызывающие, как правило, злокачественные новообразования (циклические амины, ароматические углеводороды, хром, никель, асбест и др.);
• — влияющие на репродуктивную (детородную) функцию — ртуть, свинец, стирол, радиоактивные изотопы и др.

Три последних вида воздействия вредных веществ — мутагенные, канцерогенные, влияющие на репродуктивную функцию, — относят к отдаленным последствиям влияния химических соединений на организм человека. Специфика такого влияния в том, что оно проявляется не во время воздействия и не сразу по его окончании, а в более отдаленные периоды времени, спустя годы и даже десятилетия. Отмечается также появление различных эффектов и в последующих поколениях.

Действие вредных веществ.

Патологические процессы, развивающиеся при воздействии вредных веществ на организм человека, могут рассматриваться как проявление дезорганизации его функционального и структурного состояния, необходимого для нормальной жизнедеятельности.

Действие вредных веществ на организм, отдельные системы, органы осуществляется через рецепторный аппарат цитоплазматических мембран или их компоненты. Во многих случаях рецепторами являются ферменты (напр., ацетидхолинэстераза), аминокислоты (цистеин, гистидин и др.), витамины, некоторые реакционноспособные, функциональные группы (карбоксильные, аминои фосфорсодержащие), а также различные медиаторы и гормоны [18].

Первичное, специфическое действие вредных веществ на организм обусловлено образованием комплекса «вещество-рецептор». Максимальное токсическое действие яда проявляется, когда минимальное количество его молекул способно связывать и выводить из строя наиболее жизненно важные клетки — мишени. Например, токсины ботулинуса способны накапливаться в окончаниях периферических двигательных нервов и в количестве восьми молекул на каждую нервную клетку вызывают их паралич [18]. Таким образом, 1 мг ботулинуса может уничтожить 1 200 т живого вещества, а 200 г этого токсина способны погубить все население Земли.

Кроме биологического, некоторые вещества, преимущественно аэрозоли, оказывают на человека фиброгенное действие. Эти вещества, попадая в легкие, вызывают мельчайшие рубцевания ткани легких (фиброз), приводя к профессиональным заболеваниям — пневмокониозам. К этим веществам относятся аэрозоли металлов и их сплавов (чугунная, железная, наждачная и др.), пластмасс; аэрозоли растительного происхождения (древесная, мучная и др.), а также пыль стеклянного и минерального волокна, кремнийсодержащая и др.

В зависимости от природы пыли пневмокониозы могут быть различных видов: например, силикоз — наиболее частая и характерная форма, развивающаяся при действии свободного диоксида кремния SiOy силикатоз, возникающий при вдыхании пыли солей кремниевой кислоты; асбестоз — одна из агрессивных форм силикатоза, которая приводит к фиброзу легких, к нарушениям нервной и сосудистой систем, а также к развитию рака легких. Различают и другие виды пневмокониозов: антракоз, алюминокоз, деревокоз и др. Кроме этого вида воздействия, пыль может проявлять и токсическое действие. К ядовитой пыли относят аэрозоли хромового ангидрида, свинца, бериллия, мышьяка и др. Аэрозоли этих веществ могут оказывать местное воздействие на верхние дыхательные пути, а также вызывать острые и хронические отравления, проникая в легкие и желудочно-кишечный тракт.

Пути проникновения. Вредные вещества попадают в организм человека главным образом через дыхательные пути, кожный покров и пищеварительный тракт. Большинство случаев (80−90%) профессиональных заболеваний и отравлений связано с проникновением токсичных газов, паров, туманов, аэрозолей в организм человека через органы дыхания. Этот путь наиболее опасен, поскольку вредные вещества через разветвленную клеточную ткань (100… 120 м2) поступают непосредственно в кровь и разносятся по всему организму.

Попадание ядов в желудочно-кишечный тракт происходит при несоблюдении правил личной гигиены, приеме пищи, курении, загрязнении рук. Ядовитые соединения могут при этом всасываться уже из полости рта, поступая сразу в кровь. К таким веществам относятся все жирорастворимые соединения, фенолы, цианиды. Кислая среда желудка и слабощелочная среда кишечника могут способствовать возрастанию токсичности некоторых соединений (например, сульфат свинца переходит в более растворимый хлорид свинца, который легко всасывается). Попадание яда в желудок может быть причиной поражения его слизистой оболочки, нарушения секреции (ртуть, цезий, уран и др.).

Вредные вещества попадают в организм человека также через неповрежденные кожные покровы. Это возможно не только при загрязнении кожи растворами и пылью токсичных веществ, но и при наличии токсичных паров и газов в воздухе рабочей зоны, так как они имеют способность растворяться в поту и жировом покрове кожи; затем они всасываются через кожу и поступают в кровь. К таким веществам относятся легко растворимые в воде и жирах углеводороды, ароматические амины, бензол, анилин и т. п. При повреждении кожи эффективность проникновения через нее вредных веществ значительно возрастает. После всасывания яда в кровь происходит его распределение в организме, которое подчиняется определенным закономерностям. В первый период распределение вещества определяется интенсивностью кровообращения. С течением времени основную роль начинают играть сорбционные свойства тканей. Существует три главных места (сектора) сосредоточения вредных веществ: внеклеточная жидкость (~14 л для человека массой 70 кг), внутриклеточная жидкость (~28 л) и жировая ткань [18].

Распределение веществ зависит от трех основных их физико-химических свойств: водорастворимости, жирорастворимости и способности к диссоциации. Ряд металлов (серебро, марганец, хром, ванадий, кадмий и др.) быстро выводится из крови, но накапливается в печени и почках. Легко диссоциирующие соединения бария, бериллия, свинца образуют прочные соединения с кальцием и фосфором и накапливаются в костной ткани.

Последствия воздействия вредных веществ.

При контакте с вредными веществами организм человека подвергается местным повреждениям тканей или общему отравлению.

Общее (резорбтивное) отравление развивается в результате всасывания яда в кровь. При этом нередко наблюдается относительная избирательность, выражающаяся в том, что преимущественно поражаются те или иные органы и системы, например, нервная система при отравлении марганцем, органы пищеварения — при отравлении бензолом.

Местное действие характеризуется повреждением тканей на месте соприкосновения их с ядом: явления раздражения, воспаления, ожоги кожных и слизистых покровов — чаще всего при контакте с щелочными и кислотными растворами и парами. Местное действие, как правило, сопровождается и общими явлениями вследствие всасывания продуктов распада и рефлекторных реакций в результате раздражения нервных окончаний.

Отравления протекают в острой, подострой и хронической формах.

Острые отравления чаще бывают групповыми и возникают в результате аварий или грубых нарушений правил безопасности и характеризуются кратковременностью действия яда и поступлением его в организм в относительно больших количествах через органы дыхания, кожу иди желудочно-кишечный тракт, а также яркими клиническими проявлениями непосредственно в момент действия яда или через относительно небольшой — обычно несколько часов — скрытый (латентный) период. В результате острого отравления, как правило, наблюдаются две фазы: первая — неспецифических проявлений (головная боль, слабость, тошнота и др.); вторая — специфических (например, отек легких при отравлении оксидами азота).

Хронические отравления возникают постепенно, при длительном действии ядов, проникающих в организм в относительно небольших количествах. Они развиваются вследствие накопления самого яда в организме (материальная кумуляция) или вызываемых им изменений (функциональная кумуляция). Поражаемые органы и системы организма при хроническом и остром отравлениях одним и тем же ядом могут отличаться. Например, при остром отравлении бензолом в основном страдает нервная система и наблюдается наркотическое действие, при хроническом — система кроветворения. В таблице 16 приведены последствия хронических отравлений важнейшими промышленными ядами организма человека [18].

Наряду с острыми и хроническими отравлениями выделяют подострые формы, которые хотя и сходны по условиям возникновения и проявлениям с острыми отравлениями, но развиваются медленно и имеют более затяжное течение.

При повторном воздействии одного и того же яда в субтоксической дозе на организм может изменяться течение отравления и, кроме явления кумуляции, наблюдаются сенсибилизация и привыкание.

Сенсибилизация — состояние организма, при котором повторное воздействие вещества вызывает больший эффект, чем предыдущие. Эффект сенсибилизации связан с образованием под влиянием токсического вещества в крови и других внутренних средах, измененных и ставших чужеродными для организма белковых молекул, индуцирующих формирование антител. Повторное, даже значительно более слабое, токсическое воздействие яда с последующим его взаимодействием с антителами вызывает извращенную реакцию организма в виде явлений сенсибилизации (аллергии). К веществам, вызывающим сенсибилизацию, относятся бериллий и его соединения, карбониды никеля, железа, кобальта, соединения ванадия и т. д.

Привыкание — ослабление эффекта действия вредного вещества на организм человека при повторяющемся воздействии. Для развития привыкания к повторяющемуся воздействию яда необходимо, чтобы его концентрация (доза) была достаточна для вызова ответной приспособительной реакции, но чтобы она не была чрезмерной, приводящей к быстрому и серьезному повреждению организма. Механизмы развития толерантности (терпимости) неоднозначны. При оценке влияния привыкания организма на токсичность вещества надо учитывать развитие повышенной устойчивости к одним веществам после повторного воздействия других. Существуют вещества — «адаптогены» (витамины, женьшень, элеутерококк), способные уменьшить реакцию организма на стрессорные воздействия и в определенной мере увеличить его устойчивость ко многим факторам среды обитания, в том числе и химическим. Известно также, что прерывистое действие вредного вещества в течение дня оказывает более сильное воздействие на организм человека по сравнению с непрерывным воздействием.

Пути обезвреживания ядов организмом человека.

Вредные вещества, поступившие в организм, подвергаются различным химическим превращениям: биотрансформации или метаболизму. Биологическая направленность физико-химического взаимодействия ядов с клеточными мембранами, белковыми структурами и другими компонентами клеток и межтканевой среды — обезвреживание ядов различными путями.

Первый и главный путь обезвреживания — изменение химической структуры ядов. Например, органические соединения подвергаются чаще всего гидроксилированию, ацетилированию, окислению, восстановлению, расщеплению, метилированию, что в конечном итоге приводит большей частью к возникновению менее ядовитых и активных в организме веществ.

Определенную роль в снижении острого действия ядов играет и второй путь — депонирование. Депонирование (откладывание в тех или иных органах) является временным путем уменьшения количества циркулирующего в крови яда. Например, тяжелые металлы (свинец, кадмий) часто откладываются в костях, печени, почках, некоторые вещества — в нервной системе. Процесс этот сложен и не является полноценным методом обезвреживания, так как яды могут из депо вновь поступать в кровь, вызывая обострение хронического отравления. Поступление ядов из депо в кровоток может резко возрастать при нервном напряжении, заболевании, приеме алкоголя.

Третий путь обезвреживания ядов — выведение их из организма — происходит разными путями: через органы дыхания, пищеварения, почки, кожные покровы, железы. Пути выведения ядов зависят от их физико-химических свойств и превращений в организме. Например, органические соединения алифатического и ароматического рядов обычно частично выделяются в неизменном виде с выдыхаемым воздухом, а частично в измененном виде через почки и желудочно-кишечный тракт. Тяжелые металлы, как правило, выводятся в основном через желудочно-кишечный тракт и почки. Меньшее значение имеет выделение через сальные и потовые железы. Некоторые яды (свинец, кобальт и др.) могут содержаться и в грудном молоке кормящих матерей.

Комбинированное действие промышленных ядов.

Изолированное действие вредных веществ на производстве встречается редко; обычно работающие подвергаются одновременному воздействию нескольких веществ.

Комбинированное действие вредных веществ — это одновременное или последовательное действие на организм нескольких ядов при одном и том же пути поступления. Различают несколько видов комбинированного (совместного) действия ядов:

1. Аддитивное (однородное) действие — суммарный эффект смеси равен сумме эффектов действующих компонентов. При количественно одинаковой замене их друг другом токсичность смеси не изменяется и для гигиенической оценки воздушной среды применяется соотношение:

С/ПДК, + С/ПДК,+… + С/ПДК" Ј 1,.

где С, С,…С — концентрация каждого вещества в воздухе;

ПДКр ПДК^,…ПДК^ - установленные предельно допустимые концентрации этих веществ.

• 2. Независимое действие — компоненты смеси действуют на разные системы, токсические эффекты не связаны друг с другом и в случае их возникновения (напр., гибели) они являются результатом воздействия одного или другого компонента, а не развития комбинированного эффекта.
• 3. Положительный синергизм (потенцирование) и отрицательный синергизм (депотенцирование, антагонизм) — комбинированное действие смеси веществ, которое по своему эффекту в первом случае больше, а во втором меньше, чем сумма действий отдельных веществ смеси. То есть при потенцировании действие одних веществ усиливает действие других (напр., сернистый ангидрид и хлор, алкоголь и ртуть и др.), а при депотенцировании действие одного вещества ослабляет действие другого (например, эзерин и атропин и др.).

Классы опасности вредных веществ.

По степени воздействия на организм вредные вещества подразделяются на четыре класса опасности: чрезвычайно опасные, высокоопасные, умеренно опасные, малоопасные (табл. 17) [38]. Класс опасности вредных веществ устанавливают в зависимости от значения показателей, указанных в таблице. При оценке опасности по ряду показателей для одного вещества можно получить разные классы, но определяющим должен быть тот, который выявляет наибольшую степень опасности.

Некоторые металлы, а также четыреххлористый углерод, по среднесмертельной концентрации можно отнести к 3−4-му классу опасности, но поскольку они обладают кумулятивным действием и отдаленными последствиями, то класс опасности становится собирательным, интегральным, и мы получаем 1-й или 2-й класс.

Сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯВ). Из рассмотренных вредных веществ специалисты в области гражданской обороны выделяют группу веществ, способных при авариях переходить в атмосферу и вызывать массовое поражение людей. Это так называемые сильнодействующие ядовитые вещества. К этой группе относятся: хлор, аммиак, сернистый ангидрид, сероуглерод, окись углерода, синильная кислота, ртуть и др. При концентрациях в атмосфере, превышающих предельно допустимые значения, они вызывают острые отравления, в том числе со смертельным исходом. Краткая физико-химическая и токсическая характеристика некоторых веществ приведена в таблице 18 [2].

Основными производителями и потребителями СДЯВ являются отрасли химической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной промышленности, предприятия пищевой отрасли, водопроводные и очистные сооружения. Также большое количество СДЯВ постоянно перевозится автомобильным и железнодорожным транспортом.

За период 1996;1999 гг. в Республике Казахстан произошла 91 авария с выбросом СДЯВ (в т. ч. и радиоактивных веществ). Всего в республике более 400 объектов со СДЯВ, в том числе в г. Алматы — 14 объектов (около 418 т СДЯВ: аммиака -398 т, хлора — 20 т).

Для характеристики токсичности СДЯВ используются такие показатели, как пороговая концентрация, предел переносимости, поражающая и смертельная концентрация.

Как правило, вещества, имеющие температуру кипения выше 20 °C (треххлористый фосфор, сероуглерод), испаряются медленно и длительное время находятся в местах разлива, а их пары распространяются на небольшие расстояния. Вещества, у которых температура кипения до 20 °C (хлор, аммиак, сернистый ангидрид, окись углерода), при разливе быстро испаряются, пары их движутся по направлению ветра, и поэтому такие вещества в опасных концентрациях могут обнаруживаться на больших расстояниях от места аварии (см. табл. 19).

Мероприятия по защите от СДЯВ. К ликвидации последствий аварийного разлива, выброса или истечения СДЯВ в первую очередь приступает личный состав штатной газоспасательной службы объекта. Их главной задачей является эвакуация работающих из опасных мест, оказание пострадавшим первой медицинской помощи, а также выполнение сложных аварийных работ в газоопасных местах. При необходимости привлекаются службы по чрезвычайным ситуациям — медицинские, противопожарные, охраны общественного порядка, аварийно-спасательные и др.

Порядок действия формирований при ликвидации заражения от СДЯВ в каждом конкретном случае зависит от вида ядовитого вещества, характера повреждений, технологической схемы производства и других условий.

Каждое предприятие, производящее или использующее СДЯВ, проводит работу по ликвидации аварийных ситуаций с выбросом СДЯВ на основе заранее разработанного специального плана, состоящего из организационных и инженерно-технических мероприятий. В плане предусматривается:

В организационном разделе:

• — организация и поддержание в постоянной готовности системы оповещения рабочих и служащих объекта и проживающего вблизи населения;
• — согласование с руководством гражданской обороны города (района) вопроса об использовании формирований других объектов и средств оповещения;
• — обучение личного состава способам ликвидации очагов заражения СДЯВ и приемам оказания первой помощи и пользования средствами индивидуальной защиты;
• — создание необходимого запаса средств индивидуальной защиты;
• — обеспечение необходимого запаса дегазирующих средств (см. табл. 18), а также оборудования для проведения дегазационных работ.

В инженерно-техническом разделе:

• — снабжение емкостей и технологических линий автоматическими и ручными устройствами, предотвращающими утечку СДЯВ при аварии;
• — усиление конструкций емкостей и коммуникаций или их защиту от возможности повреждения обломками зданий или сооружений при аварии;
• — строительство под хранилищами со СДЯВ подземных резервуаров с водой для растворения их в случае разлива (для некоторых СДЯВ), а также чаш, ловушек и т. п.;
• — строительство заглубленных или полузаглубленных хранилищ с обваловкой или их рассредоточение;
• — оборудование рабочих помещений объекта средствами аварийной сигнализации.

Для каждого производственного участка, содержащего СДЯВ, в этом плане указывается количество привлекаемых сил и средств для ликвидации аварии, их задачи, отводимое время на выполнение работ и лицо, ответственное за проведение работ.

План предусматривает также порядок:

• — оповещения личного состава формирований о немедленном сборе;
• — разведки очага заражения и обозначения его границ;
• — оцепления очага заражения;
• — проведения непрерывного метеорологического наблюдения и получения информации о направлении движения облака СДЯВ;
• — укрытия в защитных сооружениях или вывод за границы очага заражения рабочих, служащих и населения;
• — организации спасательных работ и оказания медицинской помощи пострадавшим;
• — проведения неотложных аварийно-восстановительных работ по ликвидации аварии;
• — дегазации СДЯВ в местах его выделения в атмосферу и на путях распространения паров;
• -дегазации территории, сооружений и оборудования;
• — специальной обработки людей.

Средства индивидуальной защиты (СИЗ). Как правило, при проведении аварийно-спасательных работ личный состав использует средства индивидуальной защиты. В качестве СИЗ применяются респираторы (РПГ-67, РУ-60М, рис. 9), фильтрующие противогазы (гражданские — ГП-5, ГП-7; промышленные, рис. 10) и изолирующие противогазы (ИП-4М, ИП-4 и ИП-5, рис. 11 или шланговые) [40].

В конструкции промышленных противогазов и респираторов предусмотрена смена фильтрующих коробок и патронов, что позволяет, в зависимости от типа коробок (табл. 20), защищать органы дыхания и лицо практически от всех промышленных СДЯВ.

Гражданские противогазы ГП-5 и ГП-7 укомплектованы фильтрующей коробкой типа «В». В целях расширения их защитных свойств на другие ядовитые вещества они стали комплектоваться дополнительными газовыми патронами типа ДПГ-1 или ДПГ-3.

Время защитного действия противогазов и респираторов может составлять от нескольких минут до нескольких часов и зависит от вида и концентрации вредного вещества в воздухе (см. табл. 21, 22) и от интенсивности работы человека [2, 40].

Однако применение противогазов и респираторов фильтрующего типа, как гражданских, так и промышленных, недопустимо при высоких концентрациях СДЯВ, а также при недостатке — менее 18% по объему — кислорода (напр., при работе в замкнутом объеме). В таких случаях применяют изолирующие противогазы (см. рис. 11), которые обеспечивают защиту органов дыхания, глаз и кожи лица от любых СДЯВ независимо от свойств и концентрации. Они позволяют работать даже там, где полностью отсутствует кислород в воздухе. С помощью противогазов ИП-4М и ИП-5 можно выполнять легкие работы под водой на глубине до 7 м. Принцип работы противогазов ИП-4М, ИП-4 и ИП-5 основан на выделении кислорода из химических веществ при поглощении углекислого газа и влаги, выдыхаемых человеком.

Запас кислорода в регенеративном патроне позволяет выполнять работы в изолирующем противогазе при тяжелых физических нагрузках в течение 45 мин, при средних — 70 мин, а при легких или в состоянии относительного покоя — 3 час.

Для защиты от отравления СДЯВ наряду со средствами индивидуальной и коллективной защиты применяют особые вещества — антидоты или противоядия. Антидоты способны обезвреживать СДЯВ, попавшие в организм человека. Механизм защитного действия антидотов различный. Некоторые антидоты, обладая рядом общих признаков с ядом, связывают его, образуя в организме безвредные соединения, другие — конкурируют с ядом по действию на ферменты, рецепторы, физиологические системы человека. Антидоты купируют или ослабляют синдромы отравления СДЯВ. Они внедряются внутрь путем ингаляции, в виде таблеток или инъекции (внутривенно или внутримышечно), заранее или сразу после отравления. Например, при отравлении окисью углерода внутримышечно вводится раствор ацизола на новокаине. Этот же раствор вводится в организм за 20−40 мин до входа в зону, содержащую окись углерода. Максимальный эффект достигается через один час после введения и сохраняется около трех часов.

Для повышения устойчивости организма человека к действию вредных веществ применяются лекарственные препараты, которые называются протекторами. Наиболее эффективно протекторы действуют в том случае, если они поступили в организм человека заблаговременно.

В случае если человек неожиданно попадает в зону действия отравляющих веществ, не имея при себе никаких защитных средств, то для личной безопасности ему необходимо:

• — при воздействии хлора: закрыть рот и нос платком, смоченным водой, содовым раствором, нашатырем или мочой и, сориентировавшись, быстро покинуть зону в направлении, перпендикулярном движению воздуха;
• — действия при отравлении аммиаком аналогичны тем, что и при воздействии хлора, только платок или любая ткань смачивается 5%-м раствором уксуса или лимонной кислоты или обильно водой.

Признаки отравления СДЯВ и первая помощь. Эффективность мероприятий, проводимых при ликвидации последствий заражения СДЯВ, намного повышается, если личный состав предприятий, а также население знают токсические свойства, признаки отравления СДЯВ и приемы оказания первой помощи пострадавшим.

Рассмотрим действие наиболее распространенных СДЯВхлора и аммиака, а также некоторых других, используемых в промышленности.

Хлор — газ желто-зеленого цвета с резким характерным запахом. Малорастворим в воде. Он тяжелее воздуха, поэтому скапливается в низких участках местности, в подвалах. В больших количествах используется для беления тканей и бумажной массы, обеззараживания питьевой воды и др. Перевозится в сжиженном состоянии под давлением в цистернах и баллонах. При выходе в атмосферу дымит.

Сильно раздражает слизистые ободочки и кожу. Признаки отравления: резкая загрудная боль, сухой кашель, рвота, одышка, резь в глазах, слезотечение. До приезда врача пораженного следует вынести на воздух, дать кислород и не менее 15 минут промывать слизистые и кожу 2%-м раствором соды.

Аммиак — бесцветный газ с характерным резким запахом (нашатырный спирт). Он легче воздуха и хорошо растворяется в воде. Жидкий аммиак используется в качестве рабочего вещества в холодильных машинах, аммиачная вода применяется как удобрение. Перевозится в сжиженном состоянии под давлением в цистернах и баллонах. При выходе в атмосферу дымит. Сильно раздражает слизистые оболочки и кожные покровы, вызывает слезотечение. Острое отравление аммиаком приводит к поражению глаз и дыхательных путей, одышке и воспалению легких. Меры первой помощи: вынести на свежий воздух, обеспечить тепло и покой, дать кислород, промывать не менее 15 мин слизистые, кожу, глаза водой или 2%-м раствором борной кислоты.

Сероводород — бесцветный газ с неприятным запахом. Он тяжелее воздуха и растворим в воде. Пары образуют с воздухом взрывоопасные смеси. Раздражает слизистые оболочки, вызывает головную боль, тошноту, рвоту, боли в груди, ощущение удушья, жжения в глазах, появляется металлический привкус во рту, слезотечение. При возникновении таких признаков пострадавшего необходимо вынести на воздух, глаза и слизистые не менее 15 мин промывать проточной водой или 2%-м раствором борной кислоты.

Двуокись серы (сернистый газ) — бесцветный газ с характерным резким запахом. Хорошо растворим в воде. В больших количествах используется для выработки серной кислоты, находит применение в бумажном и текстильном производстве, при дезинфекции помещений.

Действие малых концентраций двуокиси серы вызывает неприятный вкус во рту, раздражаются слизистые ободочки. При поражениях большими концентрациями появляется хрипота, одышка. Меры первой помощи: вынести пострадавшего на воздух, дать осторожно вдохнуть пары этилового спирта, эфира, напоить теплым молоком с содой, глаза промыть проточной водой.

Нитрил акриловой кислоты — бесцветная, легколетучая, низкокипящая жидкость с неприятным запахом. Растворима в воде. Ее пары тяжелее воздуха, при взаимодействии с ним образуют взрывоопасные смеси. При горении кислоты выделяются ядовитые газы.

Пары вызывают раздражение слизистых оболочек и кожи, способствуют возникновению головной боли, головокружения, слабости, тошноты, рвоты, одышки, покраснению и жжению кожи. В таких случаях пораженного надо вынести на воздух, обеспечить покой и тепло, дать вдохнуть кислород, а также амилнитрит на ватке в течение 15−30 с, через 2−3 мин процедуру повторить.

Синильная кислота — прозрачная, очень летучая жидкость. Пары ее обычно бесцветны, обладают своеобразным дурманящим запахом. Хорошо смешивается с водой. Вызывает паралич дыхания. При отравлении ощущаются запах и вкус горького миндаля, а также металлический привкус во рту. Затем возникает чувство жжения в горле, небо и язык теряют чувствительность. Все это сопровождается шумом в голове, слюнотечением, тошнотой, рвотой. Усиливается удушье. Меры первой помощи: вынести на воздух, в течение двух минут (до восьми раз) через 30 с давать вдыхать амилнитрит, сделать искусственное дыхание, поставить грелки. Пострадавшему необходимо выпить крепкий кофе или чай.

Фосген — бесцветный газ, который при температуре ниже 8 °C конденсируется (в бесцветную жидкость). Его запах напоминает запах прелых фруктов или сена. Он тяжелее воздуха, малорастворим в воде. Ядовиты только пары фосгена.

Первые признаки отравления появляются не сразу (спустя 4−8 час.). Возникают незначительные позывы к кашлю, першение и жжение в носоглотке, затем начинается сильный кашель, одышка, лицо и губы синеют. Необходим полный покой, пораженный должен лежать на спине с грелкой, можно давать горячее питье и кислород.

Метилмеркаптан — бесцветный газ, с резким запахом, тяжелее воздуха.

Вызывает раздражение слизистых оболочек и кожи. При вдыхании возникают головная боль, слабость, тошнота. Меры первой помощи: вынести на воздух, глаза и слизистые промыть 2%-м раствором борной кислоты, а кожу — водой (не менее 15 мин).

Бензол — бесцветная жидкость с характерным запахом. Ее пары тяжелее воздуха и образуют с ним взрывоопасные смеси.

При вдыхании ощущается слабость, головная боль, головокружение, появляются сонливость, тошнота, рвота, мышечные подергивания, зуд и покраснение кожи. Пострадавший может потерять сознание. Его выносят на воздух, обеспечивают покой, тепло и дают увлажненный кислород. Необходимо сменить одежду и белье, обмыть тело теплой водой с мылом.

Боевые отравляющие вещества - это вещества, составляющие основу химического оружия. Они могут в короткие сроки вызвать массовые поражения людей и животных и длительное время сохранять поражающее действие на зараженной территории (часы, сутки, недели). При боевом применении они могут переводиться в капельножидкое, аэрозольное состояние (мельчайшие капельки — туман или мельчайшие твердые частицы — дым) и парообразное (газообразное) состояние. Эффективность поражающего действия, быстрота и тяжесть развития отравления зависят от токсических свойств и количества вещества, попавшего в организм, от путей поступления вещества, а следовательно, от способов и средств его применения, от метеорологических условий, а также от состояния самого организма.

В настоящее время, в связи с большими запасами накопленного химического оружия, реально существующими региональными военными и социальными конфликтами, а также вследствие террористических актов и наличия у населения химических средств индивидуальной защиты, вероятность возникновения химических очагов заражения и отравления населения значительно возросла.

Характеристика степени опасности боевых отравляющих веществ приведена в таблице 23 [31].

Для спасения жизни пораженных веществами нервнопаралитического действия (зарин, зоман, V-газы) и некоторыми другими отравляющими веществами необходимо применять антидоты (противоядия). Эффективность антидотов проявляется в полной мере лишь при введении в начальном периоде отравления или в первые минуты после появления признаков тяжелого поражения (судороги). Проведение частичной санитарной обработки открытых участков кожи при воздействии зарина, зомана, V-газов или иприта, особенно в капельножидком состоянии, предупреждает или значительно снижает тяжесть поражения только в первые пять минут после контакта с отравляющими веществами. Поэтому мероприятия первой помощи пораженным должны осуществляться в наикратчайшие сроки. Решающее значение при этом приобретает оказание самои взаимопомощи, а также своевременное осуществление в последующем всех необходимых мероприятий и лечения.

ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ.

Понятие радиации

Радиоактивность — самопроизвольное превращение (распад) атомных ядер некоторых химических элементов (урана, тория, радия, калифорния и др.), приводящее к изменениям их атомного номера и массового числа. Такие элементы называются радиоактивными. В качестве примера на рисунке 12 показан радиоактивный распад ядер урана-238 [32].

Радиоактивные вещества распадаются со строго определенной скоростью, измеряемой периодом полураспада, т. е. временем, в течение которого распадается половина всех атомов. Радиоактивный распад не может быть остановлен и сопровождается выделением ионизирующих излучений: д-, а-, Ьи нейтронного излучения. За время, равное одному периоду полураспада, останутся неизменными каждые 50 атомов из 100, за следующий аналогичный промежуток времени — 25 из них распадутся, и так далее по экспоненциальному закону.

Ионизирующие излучения могут быть получены также искусственным путем, например, рентгеновское и позитронное излучения.

Основным свойством этих излучений является ионизирующее действие. При прохождении их в тканях нейтральные атомы или молекулы приобретают положительный иди отрицательный заряд и превращаются в ионы.

Наибольшую плотность ионизации вызывает А-излучение (альфа-частицы), представляющее собой положительно заряженные ядра гелия. Альфа-частицы не могут проникнуть ни через одежду человека, ни через кожный эпителий. Поэтому если источник излучений этих частиц находится вне организма (внешнее облучение), они не представляют сколько-нибудь серьезной опасности для здоровья людей. Однако при попадании этого источника внутрь организма, например, с пищей или воздухом (внутреннее облучение), альфа-частицы становятся наиболее опасными для человека.

Ь-излучение (бета-частицы) — поток электронов, который выбрасывается из атомных ядер и может нести большую или меньшую энергию, но ионизирующее действие выражено слабее, чем у А-излучения. Бета-частицы задерживаются одеждой, а при внешнем облучении открытого тела человека, в зависимости от величины энергии излучения, они могут задерживаться в кожном эпителии, вызывая его пигментацию («ядерный загар»), ожоги кожи, либо образуя язвы на теле. Особую опасность для здоровья представляют источники бета-излучения при внутреннем облучении.

Позитронное излучение отличается от Ь-излучения только положительным знаком заряда.

Рентгеновское и Д-излучения обладают наименьшей плотностью ионизации, но наибольшей проникающей способностью через вещества, в том числе и через ткани человека. Ослабление интенсивности гамма-излучения различными веществами характеризуется величиной слоя половинного ослабления (табл. 24), при прохождении которого интенсивность гамма-излучения уменьшается в два раза [20]. Высокая проникающая способность гамма-излучения делает его одинаково опасным как при внутреннем, так и при внешнем облучении.

Нейтронное излучение имеет место только при искусственно вызванном радиоактивном распаде [II]. Нейтроны электрически нейтральны, поэтому поток обладает высокой проникающей способностью, зависящей от плотности облучаемого вещества и энергии нейтронов. Особенностью нейтронного излучения является и то, что после прохождения его через вещество, оно само становится радиоактивным и в свою очередь начинает излучать все виды ионизирующих излучений — a, b и д Оно опасно и при внешнем, и при внутреннем облучении.

Единицы измерения.

Активность (А) радиоактивного вещества характеризуется числом распадов в единицу времени. В системе СИ активность измеряется в беккерелях (Бк); один беккерель равен одному распаду в секунду.

Повреждений, вызванных в живом организме излучением, будет тем больше, чем больше энергии оно передает тканям; количество такой переданной организму энергии называется дозой. Дозу излучения организм может получить от любого радионуклида или их смеси независимо от того, находятся ли они вне организма или внутри его (в результате попадания с пищей, водой или воздухом). Дозы можно рассчитывать по-разному, с учетом того, каков размер облученного участка и где он расположен, один ли человек подвергся облучению или группа людей и в течение какого времени это происходило.

Поглощенная доза (D) — количество энергии ионизирующего излучения, поглощенное облученным телом (тканями организма) в пересчете на единицу массы. В системе СИ поглощенная доза измеряется в греях (1 Гр = 1 Дж/кг).

Разные виды излучений сопровождаются высвобождением разного количества энергии и обладают разной проникающей способностью, поэтому они оказывают неодинаковое воздействие на ткани живого организма (рис. 13) [32]. Альфа-излучение, которое представляет собой поток тяжелых частиц, состоящих из нейтронов и протонов, задерживается, например, листом бумаги и практически неспособно проникнуть через наружный слой кожи, образованный ороговевшими частицами кожи. Бета-излучение обладает большей проникающей способностью: оно проходит в ткани организма на глубину один-два сантиметра. Проникающая способность гамма-излучения, которое распространяется со скоростью света, очень велика, его может задержать лишь толстая свинцовая или бетонная плита.

Однако поглощенная доза не учитывает того факта, что при одинаковой дозе альфа-излучения гораздо опаснее бетаи гамма-излучений. Если принять во внимание этот факт, то дозу следует умножить на коэффициент, отражающий способность излучения данного вида повреждать ткани организма: альфа-излучение считается при этом в двадцать раз опаснее других видов излучений. Пересчитанную таким образом дозу называют эквивалентной дозой.

Эквивалентная доза (Л) — поглощенная доза излучения, умноженная на средний коэффициент (Q) качества излучения, отражающий способность данного вида излучения повреждать ткани организма:

H=D.Q,

где Q для отдельных видов излучения равно: гаммаи бета-излучения — 1, нейтроны с различными энергиями — 5−20, альфа-излучение и тяжелые ядра — 20.

В системе СИ эквивалентная доза измеряется в зивертах (Зв). Один зиверт соответствует поглощенной дозе в 1 Гр для рентгеновского, ди Ь-излучений.

Следует учитывать также, что одни части тела (органы, ткани) более чувствительны, чем другие: например, при одинаковой эквивалентной дозе облучения возникновение рака легких более вероятно, чем в щитовидной железе, а облучение половых желез особенно опасно из-за риска генетических повреждений. Поэтому дозы облучения органов и тканей также следует учитывать с разными коэффициентами. Рекомендовано использовать следующие коэффициенты (W) радиационного риска [20]: половые железы — 0,25 молочная железа -0,15 красный костный мозг — 0,12 легкие -0,12 щитовидная железа — 0,03 костная ткань — 0,03 остальные органы — 0,3. Организм в целом — 1,0.

Умножив эквивалентные дозы на соответствующие коэффициенты и просуммировав по всем органам и тканям, получим эффективную эквивалентную дозу, отражающую суммарный эффект облучения всего организма.

Эффективная эквивалентная доза (Н^) — эквивалентная доза, умноженная на коэффициент (W), учитывающий разную чувствительность различных тканей к облучению:

Я = Я. W

Она также измеряется в зивертах (Зв).

Эти три понятия описывают только индивидуально получаемые дозы. Просуммировав индивидуальные эффективные эквивалентные дозы, полученные группой людей, мы придем к коллективной эффективной эквивалентной дозе, которая измеряется в человеко-зивертах (чел-Зв).

Следует ввести, однако, еще одно определение, поскольку многие радионуклиды распадаются очень медленно и останутся радиоактивными и в отдаленном будущем. Коллективную эффективную эквивалентную дозу, которую получат многие поколения людей от какого-либо радиоактивного источника за все время его дальнейшего существования, называют ожидаемой (полной) коллективной эффективной эквивалентной дозой.

Для характеристики дозы по эффекту ионизации, вызываемому в воздухе, используется так называемая экспозиционная доза рентгеновского и д-излучений — количественная характеристика рентгеновского и д-излучений, основанная на их ионизирующем действии и выраженная суммарным электрическим зарядом ионов одного знака, образованных в единице объема воздуха в условиях электронного равновесия. В системе СИ экспозиционная доза измеряется в кулонах на килограмм (Кл/кг).

Поглощенная и экспозиционная дозы излучений, отнесенные к единице времени, называются мощностью поглощенной и экспозиционной доз (напр., Зв/с, Гр/с, Кл/(кг.с)).

Для характеристики загрязнения среды обитания радионуклидами используется их активность в беккерелях или удельная активность, т. е. активность, отнесенная к единице массы или объема вещества. Для оценки поверхностной загрязненности местности применяется плотность загрязнения, выраженная в беккерелях на квадратный метр.

Единицы измерения величин и их соотношения с внесистемными единицами приведены в таблицах 25 и 26 [20].

Биологическое действие.

Действие ионизирующего излучения на организм человека имеет свои особенности:

• — высокая эффективность поглощенной энергии и даже малые количества поглощенной энергии излучения могут вызвать глубокие биологические изменения в организме. Никакой другой вид энергии (тепловой, электрической и др.), поглощенной биологическим объектом в том же количестве, не приводит к таким изменениям, какие вызывает ионизирующее излучение. Например, смертельная доза ионизирующего излучения, которая для млекопитающих равна 5 Гр (500 рад), соответствует поглощенной энергии излучения 5 Дж/кг (5-Ю4 эрг/г). Если эту энергию использовать в виде источника тепла, то она нагрела бы тело едва ли на 0,001 °С. Это тепловая энергия, заключенная в стакане горячего чая. Именно ионизация и возбуждение атомов и молекул среды обусловливает специфику действия ионизирующего излучения;
• — наличие скрытого или инкубационного периода проявления действия (период мнимого благополучия); с увеличением дозы продолжительность его сокращается;
• — действие от малых доз может суммироваться или накапливаться (кумуляция);
• — излучение воздействует не только на данный живой организм, но и на его потомство (генетический эффект);
• — различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению; при ежедневном воздействии дозы 0,002−0,005 Гр уже наступают изменения в крови;
• — не каждый организм в целом одинаково реагирует на облучение;
• — облучение зависит от частоты; одноразовое облучение в большой дозе вызывает более глубокие последствия, чем фракционированное.

В результате воздействия излучения на организм человека в тканях могут происходить сложные физические, химические и биохимические процессы.

Известно, что две трети общего состава ткани человека составляет вода и углерод. Вода под воздействием излучения расщепляется на водород Н и гидроксильную группу ОН, которые либо непосредственно, либо через цепь вторичных превращений образуют продукты с высокой химической активностью: гидратный оксид НО^ и перекись водорода Н^О. Эти соединения взаимодействуют с молекулами органического вещества ткани (белки, ферменты и др.), окисляя и разрушая их. В результате нарушаются обменные процессы, подавляется активность ферментных систем, замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические соединения, не свойственные организму, — токсины. Это приводит к нарушению жизнедеятельности отдельных функций иди систем и организма в целом.

Индуцированные свободными радикалами химические реакции развиваются с большим выходом и вовлекают в этот процесс многие сотни и тысячи молекул, не затронутых излучением. В этом состоит специфика действия ионизирующего излучения на биологические объекты, заключающаяся в том, что производимый им эффект обусловлен не только количеством поглощенной энергии облучаемым объектом, сколько той формой, в которой эта энергия передается.

В зависимости от величины поглощенной дозы излучения и индивидуальных особенностей организма вызванные изменения могут быть обратимыми и необратимыми. При небольших дозах пораженная ткань восстанавливает свою функциональную деятельность. Большие дозы при длительном воздействии могут вызвать необратимое поражение отдельных органов или всего организма.

Ионизирующие излучения вызывают биологические изменения в организме как при внешнем (источник находится вне организма), так и при внутреннем облучении (радиоактивные вещества попадают внутрь организма пероральным или ингаляционным путями).

Рассмотрим внешнее облучение, т. е. источник облучения находится вне организма. Биологический эффект ионизирующего излучения зависит от суммарной дозы и времени воздействия излучения, вида излучения, размеров облученной поверхности и индивидуальных особенностей человека.

В таблице показаны возможные биологические нарушения в зависимости от суммарной поглощенной дозы излучения при однократном облучении всего тела человека [24].

При облучении дозами, превышающими смертельную дозу (6…10 Гр) в 100−1000 раз, человек может погибнуть во время облучения.

Поглощенная доза излучения, вызывающая поражение отдельных частей тела, а затем смерть, превышает смертельную поглощенную дозу облучения всего тела. Смертельные поглощенные дозы для отдельных частей тела следующие: голова -20, нижняя часть живота — 30, верхняя часть живота — 50, грудная клетка — 100, конечности — 200 Гр [24].

Степень чувствительности различных частей тела к облучению неодинакова. Большая чувствительность кроветворных органов к радиации определяет характер лучевой болезни. При однократном облучении всего тела человека поглощенной дозой 0,5 Гр через сутки после облучения может резко сократиться число лимфоцитов (продолжительность жизни которых и без того незначительна — менее 1 сут). А через две недели после облучения уменьшится также и количество эритроцитов (красных кровяных телец, продолжительность жизни которых около 100 сут). У здорового человека в организме примерно 10й красных кровяных телец и ежедневно воспроизводится приблизительно 1012 штук. У больного лучевой болезнью это соотношение нарушается, что ведет к гибели организма.

Внешнее облучение аи Ьчастицами менее опасно. Они имеют небольшой пробег в ткани и не достигают кроветворных и других внутренних органов. При внешнем облучении необходимо учитывать ди нейтронное излучения, которые проникают в ткань на большую глубину и разрушают ее.

Степень поражения организма зависит от размера облучаемой поверхности. С уменьшением облучаемой поверхности уменьшается и биологический эффект. Так, при облучении поглощенной дозой в 4,5 Гр участка тела площадью 6 см² заметного поражения организма не наблюдалось [24], а при облучении такой же дозой всего тела было 50% смертельных случаев.

Рассмотрим внутреннее облучение организма человека. Радиоактивные вещества могут попасть внутрь при дыхании, через желудочно-кишечный тракт с пищей иди водой, а также через кожу или через открытые раны на теле человека.

Попадание твердых частиц в дыхательные органы зависит от степени дисперсности частиц. Установлено, что частицы пыли размером менее 0,1 мкм ведут себя так же, как и молекулы газа, т. е. при вдохе они попадают вместе с воздухом в легкие, а при выдохе вместе с воздухом удаляются. В легких может остаться только самая незначительная часть твердых частиц. Крупные частицы размером более 5 мкм почти все задерживаются носовой полостью.

Гораздо чаще радиоактивные вещества попадают в организм через пищеварительный тракт. Проникновение радиоактивных веществ через раны или через кожу можно предотвратить, если соблюдать соответствующие меры предосторожности. Опасность радиоактивных элементов, попадающих тем или иным путем в организм человека, тем больше, чем выше их активность.

Степень опасности зависит также от скорости выведения вещества из организма. Если радионуклиды, попавшие внутрь организма, однотипны с элементами, которые потребляются человеком с пищей (натрий, калий, хлор и др.), то они не задерживаются на длительное время в организме, а выделяются вместе с ними.

Инертные радиоактивные газы (аргон, ксенон, криптон и др.), попавшие через легкие в кровь, не являются соединениями, входящими в состав ткани. Поэтому они со временем полностью удаляются из организма.

Некоторые радиоактивные вещества, попадая в организм, распределяются в нем более или менее равномерно, другие концентрируются в отдельных внутренних органах. Так, в костных тканях отлагаются источники а-излучения — радий, уран, плутоний; Ь-излучения — стронций и иттрий; д-излучения — цирконий. Эти элементы, химически связанные с костной тканью, очень трудно выводятся из организма. Продолжительное время удерживаются также элементы с большим атомным номером (полоний, уран и др.). Элементы, образующие легкорастворимые соли и накапливаемые в мягких тканях, легко удаляются из организма.

Общий результат действия ионизирующих излучений на отдельного человека, а также на последующие поколения людей показан на рис. 14[20].

Таким образом, особенности биологического действия ионизирующих излучений следующие:

• — действие ионизирующих излучений неощутимо человеком;
• — видимые поражения кожного покрова, недомогания, характерные для лучевого заболевания, появляются не сразу, а спустя некоторое время;
• — суммирование доз происходит скрыто, что неизбежно приводит к лучевым заболеваниям.

Допустимые дозы облучения. Допустимые уровни ионизирующего излучения регламентируются «Нормами радиационной безопасности НРБ-96» и «Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и другими источниками ионизирующих излучений ОСП-72/87». Нормами радиационной безопасности НРБ-96 регламентированы три категории облучаемых лиц и три группы критических органов: категория, А — персонал; категория Б — ограниченная часть населения; категория В — население, не входящее в категории, А и Б; I группа — все тело, гонады, красный костный мозг; II группа — мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталики глаз и другие органы, за исключением тех, которые относятся к группам I и III; III группа — костная ткань, кожный покров, кисти, предплечья, лодыжки и стопы.

Основные дозовые пределы приведены в таблицах 28 и 29. Дозовые пределы для лиц категорий, А и Б, приведенные в таблицах 28 и 29, не включают в себя дозы от естественных радионуклидов с питьевой водой (0,2 мЗв/год) и дозы, получаемые при медицинских обследованиях (1 мЗв/год) и лечении, а также при авариях с выбросом радиоактивных веществ.

20 мЗв (2 бэра) в год в среднем за любые последовательные пять лет, но не более 50 мЗв/год (5 бэр) 1м3 В (0,1 бэр) в год в среднем за любые последовательные пять лет, но не более 5 мЗв/год (0,5 бэр).

Источники облучения человека.

Облучение человека в процессе жизни происходит за счет: космического излучения; естественных (природных) источников; искусственных источников в окружающей среде и быту (технологически полученные источники); радиоактивных осадков от испытаний ядерного оружия и выбросов предприятий атомной энергетики; медицинского обследования и радиотерапии.

Космическое излучение — это излучение галактик и солнечное, зависящее от вспышек на солнце. Космическое излучение играет существенную роль за пределами атмосферы, а на Землю попадает вторичное излучение, которое образуется в результате взаимодействия первичного космического излучения с атмосферой Земли и участвует во внешнем облучении человека. Интенсивность космического облучения зависит от солнечной активности, географического расположения объекта и возрастает с высотой над уровнем моря (табл. 30) [20].

В среднем эффективная эквивалентная доза внешнего облучения составляет примерно 300 мкЗв/год [20].

Естественные (природные) источники — это более 60 естественных радионуклидов (источники излучения), находящихся в биосфере Земли. Они подразделяются на две категории: первичные и космогенные. В первичную категорию входят 32 радионуклида — продукты распада урана и тория и 11 долгоживущих радионуклидов (^К, «Rb и др.), имеющих период полураспада (Т, д) от 107 до 1015 лет.

Космогенные радионуклиды образуются в атмосфере в результате взаимодействия протонов и нейтронов с ядрами N, О и Аг, а затем поступают на земную поверхность с атмосферными осадками. К ним относятся ^Н,^С, Ъе, «Na и др. (всего 14 радионуклидов). ^ (Т,^ = 12,3 года) и «С (Т, д, = 5 700 лет) являются космогенными источниками последующего внутреннего облучения человека на Земле. А Вв (Т = 53 сут), «Na (Т, д = 2,6 года) и^Na (Т, д = 15 час) — космогенные источники внешнего облучения.

Внешнее облучение человека от указанных естественных источников вне помещений обусловлено их присутствием в почве, приземном воздухе, гидросфере и биосфере. В таблице 31 приведено содержание радионуклидов в этих средах [20].

По непосредственным измерениям в ряде стран мощность поглощенной дозы в воздухе (на высоте 1 м) от радионуклидов, находящихся во внешней среде, колеблется в пределах от 3,7 до 9,4-Ю" 8 Гр/ч в зависимости от различных условий на местности. В некоторых районах с повышенным содержанием то-рия-232 в почве или радия-226 в воде мощность поглощенной дозы достигает 2-Ю" 6 и 5-Ю" 5 Гр/ч (Индия, Бразилия, Франция, Иран и др.) [20].

Если человек находится в здании, то доза внешнего облучения изменяется под влиянием двух противоположных действующих факторов: экранирование внешнего излучения зданием и излучение естественных радионуклидов, находящихся в материалах, из которых построено здание. В зависимости от концентрации калия-40 (Т, д= 1,28-Ю9 лет), радия-226 (Т^= 1622 лет) и тория-232 (Т, д= 8 000 лет) в различных строительных материалах мощность дозы в домах изменяется от 4-Ю'8 до 12-Ю" 8 Гр/ч [20]. В среднем в кирпичных, каменных и бетонных зданиях мощность дозы в 2−3 раза больше, чем в деревянных домах и домах из синтетических материалов, где она обычно составляет (4−5)-Ю-8 Гр/ч.

Внутреннее облучение человека создается радионуклидами, попадающими с воздухом, пищей и водой внутрь организма. Из них наиболее высокий вклад в эффективную эквивалентную дозу дают калий-40, углерод-14, полоний-210 (Т, д= 138,4 сут.), радий-226, рубидий-87 (Т, д= 4,8-Ю10 лет), а также радон-222 (Т, д= 3,823 сут.) и радон-220 (Т^= 55 с).

В таблице 32 приведены значения годовой эффективной дозы облучения населения от различных источников естественного излучения, проживающих в районах с нормальным радиационным фоном [20].

Как видно из таблицы 32, эффективная доза внутреннего облучения вдвое больше дозы внешнего облучения. При этом около 75% эффективной эквивалентной дозы внутреннего облучения создают короткоживущие продукты распада газа радона. Вклад космического излучения в эффективную дозу облучения заметно меньше, чем от излучения Земли.

Таким образом, эффективная средняя доза для лиц, проживающих в районах с нормальным природным радиационным фоном, составляет около 2 мЗв в год. Для детей в возрасте до 10 лет эта доза несколько больше, в основном из-за ингаляции продуктов распада радона и составляет 3 мЗв в год.

Необходимо отметить, что, несмотря на малый период полураспада радона (3,823 сут.), он накапливается в подвальных и непроветриваемых помещениях и может создавать значительную удельную активность. Поступление газа в помещение происходит из земной коры (через пол, фундамент), из стройматериалов, с горячей и холодной водой (особенно из колодцев или артезианских скважин) и с природным газом. Средняя удельная активность радона обычно составляет (кБк/м3) [32].

Концентрация радона на верхних этажах зданий обычно ниже, чем на первом этаже. Избавиться от избытка радона можно проветриванием помещений.

С 1994 г. в Казахстане начаты исследования по определению зависимости концентрации (удельной активности) радона в различных типах помещений от степени его истечения из недр, по результатам которых планируется составить карту районирования территории по выходу радона. В настоящее время выявлены населенные пункты Арыкбалык и Сартубек (Кокшетауская область), в которых практически во всех зданиях обнаружена повышенная концентрация радона (около 4 кБк/м3 при норме 0,2 кБк/м3) [47].

Мощность эквивалентной дозы от естественных (природных) источников для Казахстана колеблется в широких пределах (табл. 33) и зависит от степени радиации природных образований, составляющих территорию республики [47].

Искусственные источники в окружающей среде и быту (технологически полученные источники) — это источники, появившиеся в результате хозяйственной деятельности человека. При добыче полезных ископаемых из недр земли вместе с углем, газом, нефтью, минеральными удобрениями, строительными материалами и др., в природную среду стали поступать в больших количествах естественные радионуклиды. Например, фосфорные удобрения содержат радий-226 и уран-238 с удельной активностью до 70 Бк/кг в Кольском апатите и до 400 Бк/кг — в фосфорите [20]; геотермальные источники, создающие дополнительный выброс радона-222 (напр., геотермальная электростанция при выработке в год 1−109 Вт электроэнергии производит в среднем выброс около 400-Ю12 Бк/год радона-222).

Дополнительное облучение человек получает также:

• — во время полета в самолете;
• — от устройств и приборов, содержащих радий-226 («'Ra), прометий-147 (''» Pm) или тритий-3 ('Н) для создания постоянного светосостава (напр., часы, светящиеся указатели входа и выхода, компасы, телефонные диски, прицелы и т. п.);
• — от цветных телевизоров, компьютеров и других электронных и электрических устройств, содержащих радионуклиды или производящих рентгеновское излучение;
• — от устройств, имеющих в своем составе радионуклид по-лоний-210 для снятия статического электричества (напр., антистатические щетки и т. п.);
• — от пожарных дымовых детекторов, содержащих радий-226, плутоний-238 или америций-241;
• — от керамической и стеклянной посуды, содержащей уран и торий.

В таблице 34 приведены мощности эквивалентных доз от различных источников в быту и при полете в самолете [20].

Сравнительно больший вред человеку по сравнению с перечисленными источниками наносит уголь, сжигаемый на электростанциях и в жилых домах. Уголь содержит следующие естественные радионуклиды вместе с продуктами их распада: калий-40, уран-238 и торий-232. На современных тепловых электростанциях для производства 1 гВттод «8,7*109кBт*ч электроэнергии сжигается около 3 млн. т угля.

Средняя удельная активность угольной зоны приведена в таблице 35 [20].

В среднем эффективная эквивалентная доза облучения населения, проживающего в районе тепловой электростанции, работающей на угле, в радиусе до 20 км, составляет 5,3 мкЗв/год [20].

Доза облучения от испытания ядерного оружия возникла за счет выпадения радиоактивных элементов вследствие испытательных ядерных взрывов в атмосфере.

Испытания ядерного оружия в атмосфере были начаты США в 1945 г. Наибольшего пика испытаний и выхода радиоактивных продуктов было достигнуто в 1954;1958 и 1961;1962 гг. Всего за этот период в атмосфере было произведено следующее количество взрывов: США — 193 (45,6%), СССР -142 (33,6%), Франция — 45 (10,6%), Китай — 22 (5,2%), Англия — 21 (5%) [32].

С 1963 г. были запрещены испытания ядерного оружия в атмосфере. Однако Франция и Китай продолжали их до 1981 г. И суммарная мощность этих испытаний составила 32,5 Мт [32].

После атмосферного взрыва около 50% образовавшихся активных продуктов выпадает в районе испытаний (в радиусе около 100 км) на земную или водную поверхность. Остальная часть уходит в тропосферу и стратосферу. В тропосфере активные частицы находятся примерно 30 суток, в течение которых они выпадают на землю. Большая часть радиоактивного материала уходит в стратосферу, где он остается многие месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности земного шара.

Радиоактивные осадки содержат несколько сотен различных радионуклидов, однако большинство из них имеет ничтожную концентрацию или быстро распадается.

Основную долю в облучение человека вносит лишь небольшое число радионуклидов: цезий-137 (Т, д= 30,2 года), строн-ций-90 (Т, д= 28,6 года), цирконий-95 (Т, д= 64 сут), которые обладают способностью накапливаться в продуктах питания и таким образом проникать в организм человека. Имеют значение также долгоживущие радионуклиды, которые образуются в атмосфере при ядерном взрыве. К ним относится углерод-14 (Т, д= 5 700 лет) и тритий-3 (Т, д= 12,3 года).

В настоящее время наибольшую опасность представляют только радионуклиды цезия-13 7 и стронция-90, которые будут играть главную роль в облучении приблизительно до конца этого века. И только углерод-14 будет сохранять свои свойства как источника радиоактивного излучения (хотя и с низкой мощностью дозы) даже в отдаленном будущем: к 2000 г. он потерял лишь 7% своей активности [32].

Лишь при условии полного отказа от проведения испытаний в атмосфере, годовые дозы облучения от бывших ядерных взрывов будут постепенно уменьшаться.

В Республике Казахстан существовало три ядерных полигона: в Семипалатинской, Атырауской областях (Азгир) и в Западном Казахстане (Капустин Яр). Здесь наблюдалась самая высокая частота ядерных взрывов в мире. На планете всего было проведено более двух тысяч ядерных взрывов (атмосферных, подземных, подводных) в целях испытания ядерного оружия и 490 (в том числе 26 наземных, 90 атмосферных и 374 подземных) из них пришлись на долю Казахстана [33]. Только на полигоне Капустин Яр в период с 1957;1962 г. совершено 10 воздушных и высотных ядерных взрывов мощностью от 10 до 300 килотонн каждый (всего около 65 Хиросим) (см.: Казахстанская правда. 1997.19 марта).

В результате только 26 наземных ядерных взрывов в атмосферу республики было выброшено огромное количество радионуклидов с общей активностью в 45 млн. Ки. При этом примерно 190 тыс. человек получили дозу облучения в 0,5 Зв (50 Бэр) и более [33].

В настоящее время в Республике Казахстан вследствие ядерных атмосферных взрывов наблюдается повышенный фон поверхностной активности стронция-90 и цезия-137 в виде локальных или шлейфовых полей. Региональный фон в Казахстане, в зависимости от местонахождения, колеблется от 2,4 до 18,5 кБк/м2 [47] (в соответствии с нормами территория считается малозагрязненной при фоне 185 кБк/м2).

В среднем эффективная эквивалентная доза облучения человека от последствий ядерных испытаний в настоящее время составляет 75…200 мкЗв/год [20].

Доза облучения от выбросов предприятий атомной энергетики. Облучение создается за счет отходов от ядерного цикла, который включает в себя: добычу руды, ее обогащение, транспортировку, производство ядерного топлива и его использование в АЭС и захоронение радиоактивных отходов. На каждом этапе этого цикла в окружающую среду попадают радиоактивные вещества.

Бытовые приборы. В настоящее время для бытовых целей применяется прибор РКСБ-104−01. Он предназначен для индивидуального использования населением с целью контроля радиационной обстановки на местности, в жилых и рабочих помещениях. Прибор РКСБ-104−01 выполняет функции дозиметра и радиометра и обеспечивает возможность измерения:

• — мощности полевой эквивалентной дозы гамма-излучения;
• — плотности потока бета-излучения с поверхности;
• — удельной активности радионуклида цезий-13 7 в продуктах (мясо, молоко, сыпучие продукты и т. д.).

Дозиметр бытовой «Мастер-1» предназначен для использования населением в целях контроля радиационной обстановки на местности, в рабочих и жилых помещениях. Прибор измеряет мощность полевой эквивалентной (экспозиционной) дозы гамма-излучения от 0,1 до 9,99 мкЗв/ч.

Защита организма человека от облучения.

Следует отметить, что организм беззащитен в поле излучения. Для защиты от вредных воздействий ионизирующих излучений применяют радиопротекторы, т. е. лекарственные средства, повышающие защищенность организма от ионизирующих излучений или снижающих тяжесть клинического течения лучевой болезни. Они действуют эффективно, если введены в организм перед облучением и присутствуют в нем в момент облучения. Например, известно, что йод накапливается в щитовидной железе. Поэтому, если есть опасность попадания в организм радиоактивного йода-131, то заблаговременно вводят йодистый калий или стабильный йод. Накапливаясь в щитовидной железе, эти нерадиоактивные разновидности йода препятствуют отложению в ней йода-131. Для защиты от стронция-137, проникающего в костную ткань, рекомендуется употреблять продукты, содержащие кальций (фасоль, гречка, капуста, молоко).

Радиопротекторы, снижающие эффект облучения, изготовлены в виде специальных препаратов. Например, препарат РС-1 является радиопротектором быстрого действия. Защитный эффект наступает через 40−60 мин и сохраняется в течение 4−6 часов. Препарат Б-190 — радиопротектор экстренного действия, эффект от которого наступает через 5−15 мин и сохраняется в течение часа. Препарат РДД-77 — радиопротектор длительного действия, защитный эффект которого наступает через двое суток и сохраняется 10−12 суток. Существует и много других радиопротекторов, имеющих различный механизм действия.

Есть также плоды и ягоды, которые защищают организм от радиации. Это — абрикосы, виноград, груши, клюква, крыжовник, облепиха, шиповник, яблоки и др. Одно из лучших противорадиационных средств — морковь. К продуктам, в которых содержится малое количество радионуклидов, относятся крахмал, сахар, рафинированное растительное масло, смородина.

Прежде всего необходимо знать уровень радиации продуктов и способность их к накоплению радионуклидов. Даже простая механическая обработка сырых продуктов позволяет снизить в них содержание радионуклидов от 20 до 60%. У моркови, свеклы, репы и других корнеплодов следует срезать верхнюю часть, а у капусты не рекомендуется использовать в пищу кочерыжки и верхние слои листьев.

Допустимый уровень радиоактивного загрязнения продуктов, требующий внимания, установлен в четыре килобеккереля на килограмм или литр — 4кБк/кг (л) или 1-Ю" 7 Ки/кг (л).

Если загрязнение контролируемого продукта питания достигнет 4кБк/кг (л), то рекомендуется отказаться от его потребления или ограничить потребление вдвое, по сравнению с обычным рационом. Если излучение от продуктов питания достигнет 8кБк/кг (л), то потребление таких продуктов должно составить не более четверти обычного рациона и т. п.

При обнаружении радиоактивного загрязнения продуктов питания рекомендуется сообщить об этом санитарно-эпидемиологической службе города.

Следующий метод защиты организма от внешнего д-излучения — это защита временем. Надо знать, что последствия облучения определяются не мощностью дозы, определяемой в мкЗв/ч, а суммарно полученной дозой, т. е. мощностью дозы, помноженной на время, в течение которого облучался человек. Например, если мощность дозы внешнего облучения составляет 0,11 мкЗв/ч, то облучение в течение года (8 760 час) создает дозу 963,6 мкЗв или 0,964 мЗв (допустимая доза облучения — 5 мЗв/год).

В среднем мощность дозы естественного фона составляет около 0,15 мкЗв/ч и в зависимости от местных условий может меняться в два раза и более (особенно среди горных гранитных пород).

Для населения, проживающего вблизи АЭС, ядерных институтов, полигонов и т. п., установлен предел годовой дозы 5м3 В. Этому пределу дозы для населения соответствует постоянная в течение года мощность дозы на открытой местности ~-0,6 мкЗв/ч. С учетом того, что здания ослабляют излучение в два и более раз, мощность дозы на открытой местности может быть ~ 1,2 мкЗв/ч.

Если мощность дозы превышает 1,2 мкЗв/ч, рекомендуется удалиться с данного места иди оставаться на нем не более полугода в год. Если мощность дозы превысит 2,5мк3в/ч, то время пребывания следует ограничить одним кварталом в год; при 7мк3в/ч — одним месяцем в год и т. д. Обо всех случаях повышенного уровня внешнего излучения рекомендуется сообщить санитарно-эпидемиологической службе города.

В заключение можно отметить, что лучшую поддержку организму и более интенсивному выведению радионуклидов из него способствует прежде всего здоровый образ жизни: разнообразное качественное питание, обогащенное витаминами, занятия физической культурой, баня (сауна), отказ от табакокурения и чрезмерного употребления алкоголя и др.

Международные организации по проблемам защиты от радиации.

Защита от ионизирующих излучений представляет очень серьезную проблему и требует объединения усилий ученых и специалистов не только в национальных рамках, но и в международном масштабе.

В конце 20-х годов нашего столетия была создана Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ), которая разрабатывает правила работы с радиоактивными веществами. Мировая общественность стала проявлять повышенную озабоченность по поводу воздействия ионизирующих излучений на человека и окружающую среду с начала 50-х годов. Это было связано с последствиями бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, а также с испытаниями ядерного оружия, приведшими к распространению радиоактивного материала по всему земному шару.

Сведений о влиянии радиоактивных осадков на биологические объекты было еще недостаточно, и Генеральная Ассамблея ООН в 1955 г. основала Научный комитет по действию атомной радиации (НКДАР) для оценки в мировом масштабе доз облучения, их эффекта и связанного с ними риска.

ООН в 1957 г. учредила специальную организацию — Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ), которая занимается проблемами международного сотрудничества в области мирного использования атомной энергии. Одно из основных направлений деятельности МАГАТЭ — проблема безопасности атомных станций. Эксперты МАГАТЭ проводят проверки и заключения об уровне безопасности конкретных АЭС. В частности, МАГАТЭ разработало международную шкалу оценки опасности ядерных аварий.

В Республике Казахстан создана государственная инфраструктура ядерной и радиационной безопасности. Проблемами радиационной безопасности занимаются Министерство природных ресурсов и охраны окружающей среды, Комитет по атомной энергии, Агентство по делам здравоохранения, Агентство по чрезвычайным ситуациям и др.

ДРУГИЕ НЕГАТИВНЫЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ.

Механические колебания {вибрация}.

Вибрация — это малые механические колебания, возникающие в упругих телах или телах, находящихся под воздействием переменного физического тела.

В зависимости от способа передачи на человека вибрацию подразделяют:

• — на общую, передающуюся через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека;
• — локальную, передающуюся через руки и ноги стоящего человека.

Вибрация относится к факторам, обладающим большой биологической активностью. Выраженность реакций обуславливается главным образом величиной энергетического воздействия и биомеханическими свойствами человеческого тела как сложной колебательной системы. В возникновении реакции организма на воздействие вибраций важную роль играют анализаторы ЦНС — вестибулярный, кожный, зрительный и др. Вибрация является адекватным раздражителем для вестибулярного анализатора, причем прямоточные ускорения — для полукружных каналов внутреннего уха.

Степень распространения колебаний по телу зависит от их частоты и амплитуды, продолжительности воздействия, площади участков тела, соприкасающихся с вибрирующим объектом, места приложения и направления оси вибрационного воздействия, демпфирующих свойств тканей, явления резонанса и других условий.

При повышении частот колебаний выше 0,7 Гц возможно появление резонансных колебаний. Резонанс человеческого тела, отдельных его органов наступает под действием внешних сил при совпадении собственных частот колебаний внутренних органов с частотами внешних сил.

Область резонанса для головы в положении сидя при вертикальных вибрациях располагается в зоне между 20 и 30 Гц, при горизонтальных — 1,5…2 Гц.

Особое значение резонанс приобретает в отношении органа зрения. Частотный диапазон расстройств зрительных восприятий лежит между 60 и 90 Гц, что соответствует резонансу глазных яблок.

Для торакоабдоминальных органов (грудь, диафрагма и живот) резонансными являются частоты 3…3,5 Гц. Эти частоты могут приводить к нарушению функции дыхания. Для всего тела в положении сидя резонанс наступает на частотах 4…6 Гц.

Низкочастотная вибрация оказывает влияние на обменные процессы: изменяет углеводный обмен, биохимические показатели крови, что ведет к нарушению белкового, ферментативного, а также витаминного и холестеринового обмена. На рисунке 15 приведены виды и результат воздействия вибраций на организм человека [5].

Интересно отметить, что на отдельные толчки организм отвечает безусловным защитным рефлексом противодействиянапряжением соответствующих групп мышц, что позволяет сохранить ему равновесие, смягчить удар. Минимальное время возникновения этого рефлекса составляет 20 миллисекунд.

Локальной вибрации подвергаются главным образом лица, работающие с ручным механизированным инструментом. Такая вибрация вызывает спазмы сосудов, начиная с пальцев, распространяется на всю кисть, предплечье, охватывает сосуды сердца, при этом нарушается снабжение конечностей кровью. Одновременно локальные вибрации действуют на нервные окончания, мышечные и костные ткани, что приводит к снижению чувствительности кожи, окостенению сухожилий мышц, отложению солей в суставах пальцев и кистей и, как следствие, к болям, деформациям и уменьшению подвижности суставов, приступам побеления пальцев.

К факторам производственной среды, усугубляющим вредное воздействие вибрации на организм, относятся чрезмерные мышечные нагрузки, шум высокой интенсивности, неблагоприятные микроклиматические условия, особенно пониженная температура.

Длительное влияние вибраций, сочетающееся с комплексом неблагоприятных производственных факторов, может приводить к стойким патологическим нарушениям в организме работающих, развитию профессионального заболевания — вибрационной болезни. Вибрационная болезнь занимает ведущее место среди всех профессиональных заболеваний и чаще встречается у рабочих машиностроительной, металлургической, строительной, горнодобывающей промышленности, занятых на транспорте и в сельском хозяйстве. Опасность развития вибрационной болезни наибольшая при вибрации с частотой 16…20 Гц. Порогом восприятия виброскорости считается 10″ 4 м/с, а порогом болевого ощущения — 1 м/с.

Процесс возникновения виброболезни сложен и недостаточно изучен. В настоящее время доказано, что в основе его лежит сложный механизм нервнорефлекторных и нейрогуморальных нарушений, которые приводят к развитию застойного возбуждения и последующим стойким изменениям как в рецепторном аппарате, так и в ЦНС, причем наиболее тяжело страдают системы, регулирующие сосудистый тонус. Не исключена и прямая механическая травма, в первую очередь опорно-двигательного аппарата (мышц, связочного аппарата, костей и суставов) при интенсивном вибрационном воздействии.

Различают формы вибрационной болезни, вызванные локальной и общей вибрацией. Наибольшее распространение получила виброболезнь, обусловленная воздействием локальной вибрации, которая приводит к развитию патологии с преимущественным поражением нервно-мышечного и опорно-двигательного аппарата и менее выраженным сосудистым нарушением. Эта форма наблюдается у формовщиков, бурильщиков. Заболевание возникает через 8−10 лет работы по профессии. Работа с инструментами ударного действия (клепка, обрубка), генерирующими вибрацию среднечастотного диапазона (30… 125 Гц и более), вызывает различную степень сосудистых, нервно-мышечных, костно-суставных и других нарушений. Сосудистые расстройства являются одним из основных симптомов виброболезни. Чаще они проявляются в нарушении периферического кровообращения, изменении тонуса капилляров.

При вибрационной болезни могут появляться ноющие, ломящие, тянущие боли в верхних конечностях, беспокоящие больше по ночам или во время отдыха. Одним из постоянных симптомов виброболезни является расстройство чувствительности. Наиболее резко страдают вибрационная, болевая и температурная чувствительность.

Вибрационная болезнь, вызванная воздействием общей вибрации и толчками, наблюдается у водителей транспорта и операторов транспортно-технологических машин и агрегатов. Одним из основных ее синдромов является вестибулопатия, которая сопровождается головокружением, головными болями, гипергидрозом. Типичны изменения и в пояснично-крестцовом отделе позвоночника.

При всех видах вибрационной болезни нередко наблюдаются изменения со стороны ЦНС в виде вегетодисфункции на неврастеническом фоне, которые могут быть связаны с комбинированным действием вибрации и интенсивного шума. По этой причине у рабочих виброопасных профессий с большим стажем возникают невриты слуховых нервов. В таблице 36 представлен риск заболевания вибрационной болезнью при действии локальных вибраций в зависимости от профессии и стажа работы [5].

Несмотря на то, что обычно вибрация оказывает неблагоприятное действие на организм человека, она может производить и стимулирующее действие. При кратковременном действии вибраций наблюдается снижение болевой чувствительности, т. е. происходит своего рода анестезия. Специальный вибромассаж снимает мышечную усталость и широко применяется для ускорения восстановительных процессов в нервной и мышечной системе у спортсменов (в теч. 5 мин). Следует только помнить, что стимулирующая вибрация, как и любое лекарство, должна быть строго дозированной.

Основной законодательный документ, регламентирующий параметры производственной вибрации и санитарные правила работы с виброопасными механизмами и оборудованием, приведен в [38]. Нормы устанавливают: классификацию вибраций, методы гигиенической оценки вибрации, нормируемые параметры и их допустимые значения, санитарные правила при работе с виброоборудованием.

Допустимые уровни вибрации в жилых домах, условия и правила их измерения и оценки регламентируются «Санитарными нормами допустимых вибраций в жилых домах» [38].

Основными нормируемыми параметрами вибрации являются средние квадратические величины уровней виброскорости Lv (допускается также использование уровней виброускорения La и вибросмещения Lx) в октавных полосах частот.

Акустические колебания.

Акустическое поле — это область пространства, в котором распространяются акустические (звуковые) волны, т. е. механические колебания упругой среды: газа, жидкости, твердого тела.

Физическое понятие о звуке охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред. Акустические колебания, лежащие в диапазоне 16 Гц…20 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называют звуковыми. Акустические колебания с частотой менее 16 Гц называют инфразвуковыми, выше 20 кГц — ультразвуковыми.

Ухо человека может воспринимать и анализировать звуки в широком диапазоне частот и интенсивностей (рис. 16) [18].

Область слышимых звуков ограничена двумя пороговыми кривыми: нижняя — порог слышимости и верхняя — порог болевого ощущения. Самые низкие значения порогов лежат в диапазоне частот 1…5 кГц. Порог слуха молодого человека составляет 0 дБ на частоте 1 000 Гц. Порог слухового восприятия на частоте 100 Гц выше, так как ухо менее чувствительно к звукам низких частот.

Болевым порогом принято считать звук с уровнем интенсивности 140 дБ, что соответствует звуковому давлению 200 Па и интенсивности 100 Вт/м2. Звуковые ощущения оцениваются по порогу дискомфорта (появлению ощущений.

Шум на производстве неблагоприятно действует на организм человека: повышает расход энергии при одинаковой физической нагрузке, значительно ослабляет внимание работающих, увеличивает число ошибок в работе, замедляет скорость психических реакций. В результате большего утомления рабочих из-за шума снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Шум затрудняет своевременную реакцию работающих на предупредительные сигналы внутрицехового транспорта (автопогрузчики, мостовые краны и т. п.), что способствует возникновению несчастных случаев на производстве.

Шум оказывает вредное влияние на весь организм человека: угнетает ЦНС, вызывает изменение скорости дыхания и пульса, способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической болезни, может приводить к профессиональным заболеваниям.

Шум с уровнем звукового давления до 30…35 дБ является привычным для человека и не беспокоит его. Повышение уровня звукового давления до 40…70 дБ (не на производстве) создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия, снижение производительности умственного труда, а при длительном действии может явиться причиной неврозов, язвенной и гипертонической болезни.

Длительное воздействие шума свыше 75 дБ может привести к резкой потери слуха — тугоухости или профессиональной глухоте.

При действии шума высоких уровней (более 140 дБ) возможен разрыв барабанных перепонок, контузия, а при еще более высоких (более 160 дБ) — и смерть.

Среди многообразных проявлений профессиональной шумовой патологии ведущим клиническим признаком является медленно прогрессирующее снижение слуха — тугоухость.

У некоторых людей серьезное повреждение слуха может наступить в первые месяцы воздействия, у других потеря слуха развивается постепенно, в течение всего периода работы на производстве. Снижение слуха на 10 дБ практически неощутимо, на 20 дБ — начинает серьезно мешать человеку, так как нарушается способность слышать важные звуковые сигналы, телефонные и дверные звонки, наступает ослабленное восприятие речи. Оценка состояния слуховой функции базируется на количественном определении потери слуха и производится с учетом показателей аудиометрического исследования.

Основным методом исследования является тональная аудиометрия в соответствии с ГОСТом ССБТ 12.04.062−78 «Шум. Методы определения потерь слуха человека». В качестве ведущих в оценке слуховой функции приняты средние показатели порогов слуха в области восприятия речевых частот (500, 1 000, 2 000 Гц), а также потеря слухового восприятия в области 4 000 Гц. Критерием для установления профессионального снижения слуха принят показатель средней арифметической величины снижения порогов слуха в области речевого диапазона, равный 11 дБ и более.

Кроме патологии органа слуха наблюдаются выраженные неспецифические изменения, особенно при действии высокочастотного шума. Рабочие жалуются на головные боли, периодические головокружения, снижение памяти, повышенную утомляемость, нарушение сна, сердцебиение, боли в области сердца и др.; часто выявляется дисфункция желудка, изменение кислотности желудочного сока.

Гигиенические нормативы шума определены ГОСТом 12.1.003−83 и «Санитарными нормами допустимых уровней шума» [38].

Нормирование шума для условий городской застройки проводится в соответствии с действующими «Санитарными нормами допустимого шума в помещениях жилых и общественных зданий и на территории жилой застройки» [38] и строительными нормами и правилами СниП II -12−77 «Защита от шума» .

Биологическое воздействие ультразвуковых колебаний на организм человека через воздушную среду и контактным способом различно. Биологический эффект зависит от интенсивности, длительности воздействия и размеров поверхности тела, подвергаемой действию ультразвука. Длительное систематическое воздействие ультразвука, распространяющегося воздушным путем, вызывает функциональные нарушения нервной, сердечно-сосудистой и эндокринной систем, слухового и вестибулярного анализаторов, изменения свойств и состава крови. Наиболее характерным является наличие вегетососудистой дистонии, жалобы на утомление, головные боли. Контактное воздействие высокочастотного ультразвука на руки приводит к нарушению капиллярного кровообращения в кистях рук, снижению болевой чувствительности, заболеванию нервной системы.

Ультразвук с уровнем звукового давления 80…90 дБ дает стимулирующий эффект — микромассаж и ускорение обменных процессов, но при 120 дБ возникает поражающий эффект. Гигиенические нормативы ультразвука определены ГОСТом 12.1.001−83* [38].

Инфразвук — это область неслышимых звуков. При воздействии инфразвука на организм человека при уровнях звукового давления от 110 до 150 дБ могут наблюдаться неприметные субъективные ощущения и многочисленные реактивные изменения, к числу которых относятся нарушения в ЦНС, сердечнососудистой и дыхательной системах, вестибулярном анализаторе. Отмечаются жалобы на головные боли, головокружение, осязаемое движение барабанных перепонок, снижение внимания и работоспособности; может появиться чувство страха, сонливость, затруднение речи.

Особенностью влияния инфразвука на организм в условиях производства является его сочетание с шумами звукового диапазона частот. Установлен аддитивный характер действия инфразвука и низкочастотного шума.

Особое значение имеет действие инфразвука на эмоциональную сферу. Следует отметить, что производственный шум и вибрация оказывают более агрессивное действие, чем инфразвук сопоставимых параметров.

Нормирование инфразвука на рабочих местах производится по санитарным нормам, а нормирование инфразвука в условиях городской застройки производится в соответствии с «Санитарными нормами допустимых уровней инфразвука и низкочастотного шума на территории жилой застройки» [38].

Воздействие ударной волны на людей и животных может быть прямым и косвенным. Прямое воздействие ударной волны возникает в результате избыточного давления и скоростного напора воздуха. Ввиду небольших размеров тела человека ударная волна почти мгновенно охватывает человека и подвергает его сильному сжатию в течение нескольких секунд. Мгновенное повышение давления воспринимается живым организмом как резкий удар. Скоростной напор при этом создает значительное лобовое давление, которое может привести к перемещению тела в пространстве.

Характер и степень взаимодействия ударной волны зависит от мощности взрыва, расстояния, метеоусловий, местонахождения (в здании, на открытой местности) и положения тела (лежа, сидя, стоя) человека и характеризуется легкими, средними, тяжелыми и крайне тяжелыми травмами.

Избыточное давление во фронте ударной волны 10 кПа (0,1 кгс/см2) и менее для людей и животных, расположенных вне укрытий, считается безопасным [3].

Легкие поражения наступают при избыточном давлении 20…40 кПа (0,2…0,4 кгс/см2). Они выражаются в скоропреходящих нарушениях функций организма (звон в ушах, головокружение, головная боль). Возможны вывихи, ушибы.

Поражения средней тяжести возникают при избыточном давлении 40…60 кПа (0,4…0,6 кгс/см2). При этом могут быть вывихи конечностей, контузии головного мозга, повреждение органов слуха, кровотечение из носа и ушей.

Тяжелые контузии и травмы возможны при избыточном давлении от 60 до 100 кПа (0,6!!! кгс/см2). Они характеризуются сильной контузией всего организма, потерей сознания, переломами костей, кровотечением из носа и ушей; возможно повреждение внутренних органов и внутреннее кровотечение.

Крайне тяжелые контузии и травмы у людей случаются при избыточном давлении более 100 кПа (> 1 кгс/см2). При этом отмечаются разрывы внутренних органов, переломы костей, внутренние кровотечения, сотрясения мозга, длительная потеря сознания. Разрывы наблюдаются в органах, содержащих большое количество крови (печень, селезенка, почки), наполненных газом (легкие, кишечник) или имеющих полости, содержащие жидкость (головной мозг, мочевой и желчный пузырь). Эти травмы могут привести к смертельному исходу.

Косвенные поражения людей и животных могут произойти в результате ударов обломками разрушенных зданий и сооружений или в результате ударов летящих с большой скоростью осколков стекла, шлака, камней, дерева и других предметов.

Радиус поражения обломками зданий, особенно осколками стекол, разрушающихся при избыточном давлении 2…7 кПа (0,02…0,07 кгс/см2) может превысить радиус непосредственного поражения ударной волной.

Воздушная ударная волна действует также на растения. Полное повреждение лесного массива наблюдается при избыточном давлении, превышающем 50 кПа. Деревья при этом вырываются с корнем, ломаются и отбрасываются, образуя сплошные завалы. При избыточном давлении от 30 до 50 кПа повреждается около 50% деревьев, завалы также сплошные, а при избыточном давлении от 10 до 30 кПа — до 30% деревьев. Молодые деревья более устойчивы, чем старые.

Электромагнитные, электрические и магнитные поля (ЭМП)

Степень и характер воздействия ЭМП радиочастот на организм человека определяются: плотностью потока энергии, частотой излучения, продолжительностью воздействия, режимом облучения (непрерывный, прерывистый, импульсивный), размером облучаемой поверхности тела, индивидуальными особенностями организма, комбинированным действием совместно с другими вредными факторами производственной среды (повышенная температура окружающего воздуха, свыше 28 °C, наличие рентгеновского излучения, шум и др.).

В зоне действия ЭМП человек подвергается тепловому и биологическому воздействию. Переменное электрическое поле вызывает нагрев тканей человека как за счет переменной поляризации диэлектрика (хрящи, сухожилия и т. п.), так и за счет появления токов проводимости. Тепловой эффект является следствием поглощения энергии ЭМП. Избыточная теплота, выделяющаяся в органах человека, отводится за счет увеличения нагрузки на механизм терморегуляции, а начиная с определенного предела организм не справляется с отводом теплоты от отдельных органов и температура их может повышаться. Перегрев особенно вреден для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузырь). Облучение глаз может привести к помутнению хрусталика (катаракте) и потере зрения. Это характерно для СВЧ-облучения при плотности потока энергии (ППЭ) > 10 мВт/см2.

Длительное хроническое действие радиоволн умеренной интенсивности (ППЭ < 10 мВт/см2), не дающее явного теплового эффекта, может вызвать функциональные изменения в центральной нервной и сердечно-сосудистой системе, а также гормональные сдвиги и нарушение обменных процессов. В связи с этим могут появиться головные боли, быстрая утомляемость, ухудшение самочувствия, понижение или повышение давления, урежение пульса, изменение проводимости сердечной мышцы, нервно-психические отклонения. Могут наблюдаться трофические расстройства: похудение, выпадение волос, ломкость ногтей, изменения в составе периферической крови. На ранней стадии эти явления носят обратимый характер, более выраженные изменения могут привести к стойкому снижению работоспособности. При длительном воздействии ЭМП происходит физиологическая адаптация или ослабление иммунологических реакций.

Нормирование ЭМП радиочастот проводится по ГОСТу 12.1.006−84.

Санитарными нормами установлены для населения предельно допустимые уровни (ПДУ) ЭМП, создаваемого телевизионными установками в диапазоне частот от 48,4 до 300 МГц [38].

Линии электропередач напряжением до 1150 кВ, открытые распределительные устройства, включающие коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы и т. п. являются источниками электрических полей промышленной частоты (50 Гц). Длительное хроническое действие таких полей выражается субъективными расстройствами в виде жалоб невротического характера, головной боли в височной и затылочной области, ощущения вялости, расстройства сна, ухудшения памяти, раздражительности, апатии, депрессии, боли в области сердца и функциональными нарушениями ЦНС, сердечно-сосудистой системы, в виде изменений состава периферической крови и т. п. Разнообразные расстройства в состоянии здоровья работающих, обусловленные функциональными нарушениями организма, являются проявлением профессиональной патологии. Поэтому необходимо ограничивать время пребывания человека в зоне действия электрического поля (ЭП), создаваемого токами промышленной частоты напряжением выше 400 кВ.

В соответствии с ГОСТом 12.1.002−84 для персонала, обслуживающего электроустановки и находящегося в зоне влияния создаваемого ими ЭП устанавливаются предельно допустимые уровни напряженности электрического поля частотой 50 Гц в зависимости от времени пребывания в ЭП.

Санитарные нормы и правила защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями (ВЛ) электропередачи переменного тока промышленной частоты с напряжением 330 кВ и выше, устанавливают предельно допустимые уровни напряженности электрического поля внутри жилых зданий, на территории зоны жилой застройки и на участках пересечения ВЛ с автомобильными дорогами [38].

Воздействие статического электричества на человека связано с протеканием через него слабого тока (несколько микроампер). При этом никогда не наблюдается электротравм. Однако вследствие рефлекторной реакции на этот ток (резкое отстранение от заряженного тела) может быть получена механическая травма от удара о рядом расположенные элементы конструкции, падения с высоты и т. п.

Исследования биологических эффектов показали, что наиболее чувствительными к электростатическим полям являются ЦНС, сердечно-сосудистая и другие системы организма. Люди, работающие в зоне воздействия этих полей, жалуются на раздражительность, головную боль, нарушение сна и др. Характерны своеобразные «фобии», обусловленные страхом ожидаемого разряда. Для ограничения неблагоприятного воздействия введены гигиенические нормы.

Допустимые уровни напряженности электростатических полей устанавливаются ГОСТом 12.1.045−84 в зависимости от времени пребывания персонала на рабочих местах.

Степень воздействия магнитного поля (МП) на работающих зависит от максимальной напряженности МП в рабочем пространстве устройства иди рабочей точке искусственного магнита, расположения рабочего места и режима труда. При постоянной работе в условиях воздействия МП, превышающих предельно допустимые уровни, могут возникнуть нарушения в деятельности нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, пищеварительного тракта, изменения в крови. Напряженность МП линии электропередачи напряжением до 750 кВ обычно не превышает 20…25 А/м, что не представляет опасности для человека.

В соответствии с санитарными нормами [38] напряженность МП на рабочем месте не должна превышать 8 кА/м для предотвращения неблагоприятного действия МП на работающих.

Лазерное излучение (ЛИ) — это электромагнитное излучение, генерируемое в диапазоне волн 0,1… 1000 мкм, который может быть разбит в соответствии с биологическим действием на ряд областей спектра: от 0,2 до 0,4 мкм — ультрафиолетовая область; свыше 0,4 до 0,75 мкм — видимая область; свыше 0,75 до 1,4 мкм — ближняя инфракрасная область; свыше 1,4 — дальняя инфракрасная область.

Степень воздействия лазерного излучения на организм человека зависит от интенсивности излучения, длины волны, длительности импульса, частоты повторения импульсов, времени воздействия, а также от биологических и физико-химических особенностей облучаемых тканей и органов. Лазерное излучение действует избирательно на различные органы.

Лазерные излучения вызывают в биологической ткани ряд эффектов: тепловой, ударный, светового давления, образование в пределах клетки микроволнового электрического поля.

При воздействии непрерывного лазерного излучения преобладает в основном тепловой механизм действия, следствием которого является коагуляция (свертывание) белка, а при больших мощностях — испарение биоткани.

В импульсном режиме с длительностью импульсов меньше 10″ 2 с механизм воздействия связан с преобразованием энергии излучения в энергию механических колебаний, в частности ударной волны. Ударная волна состоит из группы импульсов различной длительности и амплитуды. Максимальную амплитуду имеет первый импульс сжатия, который является определяющим в возникновении глубинных повреждений тканей. Например, облучение поверхности брюшной стенки вызывает повреждение печени, кишечника и других органов брюшной полости, при облучении головы — внутриклеточные и внутримозговые кровоизлияния.

На второй стадии (физико-химическая) из ионов и возбужденных молекул образуются свободные радикалы, обладающие высокой способностью к химическим реакциям.

На третьей стадии свободные радикалы реагируют с молекулами веществ, входящих в состав живой ткани, что определяет общую картину воздействия лазерного излучения на облучаемую ткань и организм в целом.

Сравнительно легкая уязвимость роговицы и хрусталика глаза при воздействии ЭМП самых различных длин волн, а также способность оптической системы глаза увеличивать плотность энергии (мощности) излучения видимого и ближнего ИК — диапазона на глазном дне на несколько порядков (до 6-Ю4 раз по отношению к роговице) делают глаз наиболее уязвимым органом.

Степень повреждения глаза зависит от времени облучения, плотности потока энергии, длины волны, вида излучения (импульсное или непрерывное), индивидуальных особенностей глаза.

На орган зрения воздействуют длины волн в интервале 0,4…1,4 мкм. Для лазерного излучения с 1 = 0,4…1,4 мкм критическим элементом органа зрения является сетчатка. Диапазон ее повреждений — от слабых ожогов до серьезных повреждений, приводящих к ухудшению зрения и даже полной его потере. Клетки сетчатки, как и клетки ЦНС, после повреждения не восстанавливаются. Повреждение сетчатки можно подразделить на две группы: к первой относят временные нарушения, например ослепление от яркости световой вспышки, которое наступает при плотности излучения на роговице ~ 150 Вт/см2; ко второй — повреждения, сопровождающиеся разрушением сетчатки и проявляющиеся в виде термического ожога с необратимыми повреждениями или в виде «взрыва» зерен пигмента меланина, причем сила взрыва такова, что зерна пигмента выбрасываются в стекловидное тело.

Степень повреждения радужной оболочки лазерным излучением в значительной мере зависит от ее окраски. Например, зеленые и голубые глаза характеризуются большим повреждением, а карие — меньшим.

Длительное излучение в глаза в близком ИК-диапазоне может привести к помутнению хрусталика. Главный механизм действия инфракрасного излучения — тепловой. Для лазерного излучения с 1 1,4 мкм оптические среды глаза являются непрозрачными, и фокусирующего действия нет. Воздействие УФ-излучения (К 0,4 мкм) в основном поражает роговицу (кератит). Наибольшим фотокератическим действием обладает излучение с 1 = 0,288 мкм. Излучение с 1 < 0,32 мкм почти полностью поглощается в роговице и в водянистой среде передней камеры глаза, а с 1 = 0,32…0,39 — в хрусталике.

Длительное действие УФ излучения ускоряет старение кожи и является предпосылкой для злокачественного перерождения клеток.

Степень повреждения кожи зависит от первоначально поглощенной энергии. Повреждения могут быть различными: от эритемы (покраснение) до поверхностного обугливания и образования глубоких дефектов кожи. Особенно значительные повреждения наблюдаются на пигментированных участках, например на родимых пятнах, на местах с сильным загаром или на коже, обладающей естественным темным цветом. При воздействии на светлую кожу лазерное излучение проникает в подкожные ткани и повреждает расположенные в них сосуды и нервы. Минимальное повреждение кожи происходит при воздействии лазерного излучения с плотностью энергии 0,1!!! Дж/см2. Наибольший эффект наблюдается при 1 = 0,28…0,32 мкм.

Лазерное излучение (особенно дальней инфракрасной области спектра) способно проникать через ткани тела и взаимодействовать на значительной глубине, поражая внутренние органы.

Важной особенностью воздействия на внутренние органы является чередование поврежденных и неповрежденных слоев ткани.

Под действием лазерного излучения могут наблюдаться различные функциональные сдвиги: нервной, сердечно-сосудистой систем, желез внутренней секреции, изменение артериального давления, увеличение утомляемости, снижение работоспособности.

Нормирование лазерного излучения производится по Санитарным нормам и правилам устройства и эксплуатации лазеров [38].

УФ-излучение представляет собой невидимое глазом электромагнитное излучение в диапазоне длин волн 0,01…0,4 мкм. Биологически активная часть УФ-излучения делится на три части: область, А с длиной волны 0,4…0,315 мкм отличается сравнительно слабым биологическим действием; лучи области В с длиной волны 0,315…0,28 мкм обладают сильным эритемным и антирахитическим действием; лучи области С (0,28…0,2 мкм) активно действуют на тканевые белки и липиды.

УФ-лучи солнечного света являются жизненно необходимым фактором, оказывающим благоприятное стимулирующее действие на организм. Под воздействием УФ-излучения наблюдается более интенсивное выведение химических веществ (марганца, ртути, свинца) из организма и уменьшение их токсического действия.

УФ-излучение от производственных источников, например электросварочных дуг, может стать причиной острых и хронических профессиональных поражений. Наиболее уязвимым органом для УФ-излучения является глаз, причем страдают преимущественно роговица и конъюнктива (слизистая оболочка).

Острые поражения глаз, так называемые электроофтальмии, представляют собой острый конъюнктивит, керато-коньюнктивит. Проявляется заболевание ощущением постороннего тела или песка в глазах, светобоязнью, слезотечением. Нередко наблюдается эритема кожи лица и век. К хроническим поражениям относят хронический конъюнктивит, блефарит, катаракту хрусталика.

Кожные поражения протекают в виде острых дерматитов с эритемой, иногда отеком, образованием пузырей. Временами отмечаются общетоксические явления с повышением температуры, ознобом, головными болями. В дальнейшем наступает гиперпигментация и шелушение.

Хронические изменения кожных покровов, вызванных УФ-излучением, выражаются в «старении», атрофии эпидермиса, нередко завершающейся развитием злокачественных новообразований.

Важное значение имеют профессиональные поражения организма, вызванные пексодержащими материалами и УФ-радиацией солнечного спектра. Они проявляются фотосенсибилизацией — состоянием повышенной чувствительности организма к свету, а также поражениями кожи, бородавчатыми раздражениями и злокачественными новообразованиями.

УФ-облучение может и понижать чувствительность организма к некоторым вредным средствам, вследствие усиления окислительных процессов в организме и более быстрого выведения яда.

Гигиеническое нормирование УФ-излучения в производственных помещениях осуществляется по Санитарным нормам [38], которые устанавливают допустимые плотности потока ультрафиолетового излучения в зависимости от длин волн при условии защиты органов зрения и кожных покровов.

Широкополосное световое излучение больших энергий на организм человека воздействует световым импульсом. Световое излучение ядерного взрыва при непосредственном воздействии вызывает ожоги открытых участков тела, временное ослепление или ожоги сетчатки глаз. Возможны вторичные ожоги, возникающие от пламени горящих зданий, сооружений, растительности, горящей одежды.

Электрический ток.

Действие электрического тока на живую ткань носит своеобразный и разносторонний характер.

Проходя через организм человека, электрический ток производит термическое, электрическое, механическое и биологическое действия.

Термическое действие тока проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве до высокой температуры органов, лежащих на пути тока, вызывая в них серьезные функциональные расстройства.

Электролитическое действие тока выражается в разложении органической жидкости, в том числе и крови, в нарушении ее физико-химического состава.

Механическое действие тока характеризуется расслоением, разрывом тканей организма в результате электродинамического эффекта, а также мгновенного взрывоподобного образования пара от перегретой током тканевой жидкости и крови.

Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов.

Перечисленные действия электрического тока на организм человека нередко приводят к различным электротравмам, которые условно можно разделить на местные и общие.

К общим электротравмам относится электрический удар, при котором происходит возбуждение различных групп мышц тела человека, что может привести как к судорогам, так и к остановке дыхания и даже сердца. Последнее связано с фибрилляцией — хаотическим сокращением отдельных волокон сердечной мышцы (фибрилл).

Местные травмы — это ожоги, металлизация кожи, электрические знаки, механические повреждения и электроофтальмия.

Ожоги возникают вследствие термического эффекта при прохождении тока через тело человека, а также при внешнем воздействии на него электрической дуги. Внешний вид ожогов может быть различен — от покраснения кожи и образования пузырей с жидкостью до обугливания биологических тканей.

Металлизация кожи связана с проникновением в нее мельчайших частиц металла при его расплавлении под действием электрической дуги.

Механические повреждения обусловлены возбуждением и судорожным сокращением мышц тела, что может вызвать их разрыв или повреждение кожных покровов, вывих суставов и даже перелом костей.

Электроофтальмия — воспаление наружных слизистых оболочек глаз вследствие мощного УФ-излучения электрической дуги.

Факторы, влияющие на исход поражения человека электрическим током, очень многообразны. Это прежде всего сила тока и время прохождения его через организм человека, род тока (переменный или постоянный), путь тока в теле человека, при переменном токе — его частота. Сила тока зависит от напряжения, под которым оказался пострадавший, и суммарного электрического сопротивления, в которое входит и сопротивление тела человека. Последнее определяется в основном сопротивлением рогового слоя кожи, которое при сухом ее состоянии и отсутствии повреждений может составлять сотни тысяч Ом. Если эти условия не выполняются, то сопротивление кожи падает до 1 кОм. При больших напряжениях, а также значительном времени протекания тока через тело человека сопротивление кожи падает еще больше, что ведет к росту тока и более тяжелым последствиям. Внутреннее сопротивление тела человека не превышает нескольких сот Омов и существенной роли не играет.

На сопротивление тела оказывает также влияние физическое и психическое состояние человека. Нездоровье, утомление, голод, опьянение, эмоциональное возбуждение приводит к снижению его величины.

Характер воздействия тока на человека в зависимости от силы и рода тока приведен в таблице 37 [5]. Ток, при котором пострадавший не может самостоятельно оторваться от токоведущих частей, называется неотпускающим. Допустимым следует считать ток, при котором человек может самостоятельно освободиться от электрической цепи. Его величина зависит от времени прохождения тока через тело человека:

Предельно допустимый ток, мА… 2.

Длительность воздействия, с… более 10.

Анализ данных таблицы 37 показывает, что переменный ток по сравнению с постоянным более опасен. При высоких напряжениях (более 500 В) опаснее постоянный ток.

Наиболее опасным является переменный ток частотой 20…100 Гц. Именно этому диапазону соответствует ток промышленной частоты. Из всех возможных путей протекания тока через тело человека (голова — руки, голова — ноги, рукарука, нога — рука, нога — нога и т. д.) наиболее опасными являются те, при которых поражается головной или спинной мозг (голова — руки, голова — ноги), сердце и легкие (руки — ноги).

На опасность поражения током влияют и параметры микроклимата в производственном помещении. Так, увеличение температуры, влажности, снижение подвижности воздуха, наличие влаговыделения (в том числе выделения пота) снижают сопротивление кожных покровов.

ПРИРОДНЫЕ ОПАСНОСТИ Природные опасности — это стихийные явления, которые представляют непосредственную угрозу для жизни и здоровья людей. К ним относятся землетрясения, сели, оползни, снежные лавины, наводнения, ураганы, пыльные и снежные бури, извержения вулканов, штормы, цунами, тропические циклоны, ливневые дожди и многие другие катаклизмы природы. Будучи естественными явлениями природной среды, они тем не менее воспринимаются человеком как аномальные.

Некоторые природные опасности нарушают или затрудняют нормальную деятельность человека. Из их числа, например, туман, гололед, жара, холод и другие.

Несмотря на глубокие различия в происхождении, все природные опасности подчиняются некоторым общим закономерностям:

• — для них характерна определенная пространственная приуроченность;
• — чем больше интенсивность (мощность) опасности, тем реже оно случается;
• — каждому виду опасности предшествуют определенные специфические признаки;
• — при всей неожиданности природного явления его появление может быть предсказано;
• — во многих случаях существуют активные и пассивные методы защиты от опасностей.

Между природными опасностями существует взаимная связь. Например, землетрясение может вызвать сели, наводнения, оползни и др.

По имеющимся оценкам, число опасных природных событий на Земле с течением времени не растет или почти не растет, но человеческие жертвы и материальный ущерб увеличиваются. Ежегодная вероятность гибели человека от природных опасностей ориентировочно равна 10'5, т. е. на каждые сто тысяч жителей погибает один человек.

По принадлежности природные опасности могут быть условно разделены на литосферные (землетрясения, сели и др.), гидросферные (наводнения, штормы и др.), атмосферные (ураганы, ливни и др.), космические (астероиды, кометы и др.).

ЛИТОСФЕРНЫЕ ОПАСНОСТИ.

Землетрясение

Общие сведения. В недрах нашей планеты непрерывно происходят внутренние процессы, изменяющие лик Земли. Чаще всего эти изменения медленные, постепенные. Точные измерения показывают, что одни участки земной поверхности поднимаются, другие — опускаются. Не остаются постоянными даже расстояния между континентами. Иногда внутриземные процессы протекают бурно, и грозная стихия землетрясений превращает в развалины города, изменяет ландшафт, поднимает или опускает горы, опустошает целые районы.

Под угрозой землетрясений находятся обширные территории, заселенные сотнями миллионов человек (напр., в Казахстане проживает около шести миллионов человек в зоне с сейсмичностью 6−9 баллов).

Наибольшая опасность землетрясений заключается в их неожиданности и неотвратимости. Где именно произойдет очередная катастрофа, когда она разразится и какой силы достигнет, — с уверенностью сказать не может никто.

С развитием письменности люди стали собирать описания сильных землетрясений. Старейшее из таких собраний — китайское, уходящее в прошлое на три тысячи лет. Считают, что в этот каталог вошли все умеренные и сильные землетрясения от 780 г. до н.э. и по настоящее время. В Японии каталог разрушительных землетрясений охватывает меньший период времени, но он практически не содержит пропусков, начиная примерно с 1600 г. н. э., а менее достоверные списки восходят к 416 г. н. э. Подобные исторические каталоги имеют важнейшее значение для понимания связи землетрясений с геологическими особенностями нашей планеты и для оценки сейсмической опасности на участках крупных инженерных сооружений, таких как плотины и атомные электростанции.

В начале нашего века во многих местах земного шара были созданы сейсмические станции. На них постоянно работают чувствительные сейсмографы, которые регистрируют слабые сейсмические волны, возникающие при удаленных землетрясениях. К 1960 г. во многих странах действовало около 700 сейсмологических обсерваторий.

По записям сейсмических волн, полученным на различных обсерваториях, можно рассчитать место землетрясения. Таким путем и была построена единая схема распределения землетрясений на земном шаре (рис. 17 [26]). Четкие пояса сейсмической активности разделяют крупные океанические и материковые области, внутри которых почти не возникает землетрясений. Другие скопления сейсмических очагов можно увидеть в океанах, например посреди Атлантического и Индийского. В этих местах находятся гигантские подводные горные цепи, называемые срединно-океаническими хребтами.

На рисунке 17 можно увидеть сейсмически спокойные материковые области: почти никогда не бывает землетрясений на просторах Центральной и Северной Канады, в большей части Сибири, в Западной Африке, на большей территории Австралии. Однако следует отметить два главных сейсмических пояса:

тихоокеанский, охватывающий кольцом берега Тихого океана, и средиземноморский, простирающийся через юг Евразии от Пиренейского полуострова на западе до Малайского архипелага на востоке. В пределах океанов значительной сейсмической активностью отличаются срединно-океанические хребты, Широко развита сейсмическая активность в Европе. На юге от землетрясений страдают Турция, Греция, Югославия, Италия, Испания, Португалия, и часто во время таких стихийных бедствий гибнет множество людей. В таблице 38 приведены наиболее известные землетрясения XX в и их последствия [6,27].

Понятие землетрясения. Землетрясение — это подземные толчки и колебания земной поверхности, возникающие в результате внезапных смещений и развалов в земной коре или верхней части мантии и передающиеся на большие расстояния в виде упругих колебаний.

Ежегодно на планете происходит более 100 тыс. тектонических землетрясений (около 300 в сутки), но не все они опасны, что видно из следующих данных [9]:

Из них люди ощущают около 10 тыс. в год, и около 100 землетрясений имеют катастрофический характер. При этом за несколько секунд разрушаются здания и сооружения, возникают пожары, под завалами оказываются люди, в земле образуются трещины и провалы.

Природа землетрясений до конца не раскрыта. Землетрясения происходят в виде серии толчков, которые включают главный толчок, которому могут предшествовать предварительные толчки — форшоки. В большинстве случаев после умеренных или сильных землетрясений в той же местности в течение нескольких часов, а то и нескольких месяцев отмечаются многочисленные землетрясения меньшей силы. Они называются афтершоками и их число при действительно крупном землетрясении бывает иногда чрезвычайно большим.

Очаг землетрясения — это некоторый объем в толще земли, в пределах которого происходит высвобождение энергии (рис. 18 [2]). Центр очага — условная точка, именуемая гипоцентром или фокусом. Проекция гипоцентра на поверхность Земли называется эпицентром. Вокруг эпицентра происходят наибольшие разрушения.

Эпицентр землетрясения

Одно время считалось, что все землетрясения зарождаются только в коре. Однако теперь известно, что источником большинства землетрясений является мантия, толщина которой составляет 2 900 км, и находится она в твердом состоянии. Напряжения, возникающие в мантии из-за существующих огромных давлений или в результате подземных взрывов, создают источник землетрясения, который вызывает подземные удары и колебания поверхности земли. От гипоцентра во все стороны распространяются упругие сейсмические волны, среди которых различают продольные и поперечные. По поверхности земли во все стороны от эпицентра расходятся поверхностные сейсмические волны.

Очаги землетрясения возникают на различных глубинах, большей частью в земной коре на глубине 20−30 км. В некоторых районах Земли отмечаются толчки, исходящие из глубин в сотни километров (верхняя мантия Земли).

Ход развития землетрясения во многих случаях примерно одинаков. Например, в г. Спитаке (Армения, 7.12.1988) в 10 часов утра произошел легкий толчок, который не вызвал тревоги, так как люди привыкли к подобным явлениям (зона относится к семи-восьмибалльной).

Внезапно в 11 час. 40 мин раздался страшный подземный гул, напоминавший, по свидетельству очевидцев, рев трактора или взлетающего самолета. Земля содрогалась, люди не могли устоять на ногах, машины потеряли управление. За несколько секунд были разрушены здания, разорваны мосты и железнодорожные пути. Практически перестал существовать Спитак, рухнули многие здания в Кировокане, Ленинакане. Почти полностью были разрушены 40 ближайших деревень. Начались пожары. Десятки тысяч человек были погребены под развалинами, сотни тысяч остались без крова.

Интенсивность толчка равнялась 10 баллам, магнитуда 7,0. Площадь 10-балльной зоны составила 110 км², 9-балльной -780 км2. По энергии, выделившейся из очага, оно было сильнейшим на территории Кавказа в XX в. Впервые в бывшем СССР столь мощному землетрясению подвергся густонаселенный район.

Причины землетрясений. Подвижка земной коры, с которой связаны землетрясения, может возникать из-за обвалов, вулканических извержений, тектонических или горообразовательных процессов. Землетрясения также могут вызвать: подземный обычный или ядерный взрыв, падение на Землю космических тел, образованное водохранилище в сейсмоопасном районе или нагнетание воды в скважины.

Тектонические землетрясения -наиболее распространенные и многочисленные землетрясения и именно среди них встречаются самые сильные. Они возникают, когда в горных породах под действием тех или иных геологических сил происходит разрыв. Существуют разные гипотезы о возникновении землетрясения: это влияние Луны, солнечной активности на активность земной поверхности, дрейф континентов, смещение полюсов Земли и т. д.

Наиболее распространенным в последние 15−20 лет является представление о природе землетрясений как результате разрушения материала Земли трещинами [27]. Под воздействием медленно меняющихся тектонических напряжений эти мелкие трещины сливаются и образуют возможный очаг будущего землетрясения.

Вулканические землетрясения — те, которые происходят в сочетании с вулканической деятельностью. Всего на Земле 522 действующих вулкана, 2/3 которых сосредоточены на берегах и островах Тихого океана. Вулканические землетрясения происходят на Камчатке, где 120 вулканов, около 30 действующих и на Курильских островах.

Обвальные землетрясения — это небольшие землетрясения, возникающие в районах, где имеются подземные пустоты и горные выработки. Непосредственной причиной колебания грунта является обрушение кровли шахты или пещеры.

Обвальное землетрясение может возникнуть также при крупном оползне. Например, в результате гигантского оползня (объем 1,6 млрд. м3), образовавшегося 25 апреля 1974 г. на реке Мангаро в Перу, возникли сейсмические волны, эквивалентные землетрясению умеренной силы (М = 4,5 по шкале Рихтера).

Взрывные землетрясения — это искусственные землетрясения, возникающие при обычных или ядерных взрывах. Подземные ядерные взрывы, производившиеся в течение последних десятилетий на ряде испытательных полигонов в разных местах земного шара, вызвали довольно значительные землетрясения. Когда в скважине глубоко под землей взрывается ядерное устройство, высвобождается огромное количество ядерной энергии. За миллионные доли секунды давление там подскакивает до величин, в тысячи раз превышающих атмосферное давление, а температура увеличивается в этом месте на миллионы градусов. Окружающие породы испаряются, образуя сферическую полость диаметром во много метров. Полость разрастается, пока кипящая порода испаряется с ее поверхности, а породы вокруг полости под действием ударной волны пронизываются мельчайшими трещинами.

За пределами этой трещиноватой зоны, размеры которой измеряются иногда сотнями метров, сжатие в горных породах приводит к возникновению сейсмических волн, распространяющихся во всех направлениях. Когда первая сейсмическая волна сжатия достигает поверхности, грунт выгибается вверх и, если энергия волны достаточно велика, может произойти выброс поверхностных и коренных пород в воздух с образованием воронки. Если скважина глубокая, то поверхность только слегка растрескается и порода на мгновение поднимется, чтобы затем снова рухнуть на подстилающие слои.

Некоторые подземные ядерные взрывы были настолько сильны, что распространившиеся от них сейсмические волны прошли через внутренние области Земли и были записаны на дальних сейсмических станциях с амплитудой, эквивалентной волнам землетрясений с магнитудой 7 по шкале Рихтера.

Землетрясения в результате падения космических тел — это довольно редкое явление, но в геологической истории Земли случались неоднократно. Так, широко известно падение Тунгусского метеорита в 1908 г. в Сибири, сопровождавшееся землетрясением.

Землетрясение, вызванное заполнением водохранилищ или нагнетанием воды в скважины. Это разновидность тектонических землетрясений, которые спровоцированы нарушением природного равновесия в земной коре под влиянием деятельности человека.

Столб воды высотой 100 м давит на грунт с силой 10 кгс/см2. Глубина некоторых водохранилищ достигает 300 м. При этом давление воды на дно водохранилища будет равно 30 кгс/см2. В крупных городах наблюдается оседание поверхности земли под действием веса зданий и сооружений. В Москве такое оседание достигает в отдельных местах 1 м [19].

Нагрузка воды на ложе крупных водохранилищ, в районе которых происходили возбужденные землетрясения, очень велика. Например, для водохранилища Кариба (на реке Замбези, Замбия) такая нагрузка равна 1,6-Ю" т.

Однако надо иметь в виду, что в одних условиях воздействие водной нагрузки приводит к усилению, а в других — к ослаблению сейсмической активности.

Шкала балльности и магнитуды. Люди издавна пытались определить силу землетрясений по причиненному ущербу. Кажется естественным, что если одно землетрясение принесло разрушений больше, чем другое, то его можно считать более сильным. Но степень разрушения зависит не только от силы землетрясения в очаге, но и от расстояния до объекта, глубины очага, инженерно-геологических условий местности, качества строительства. Степень ущерба от землетрясения в конкретном месте называют интенсивностью землетрясения. Она измеряется в баллах с помощью специальных шкал.

Первые сравнительные шкалы балльности были предложены итальянским ученым де Росси и швейцарцем Форрелем еще в 1880 г. (шкала Росси — Форреля).

Итальянский вулканолог Меркалли в 1902 г. создал новую 12-балльную шкалу, которая позднее была модифицирована и получила название ММ (модифицированная шкала Меркалли). Она используется до сих пор.

В Японии разработана семибалльная шкала для определения интенсивности землетрясений в условиях Японского архипелага.

В 1964 г. в результате совместного труда сейсмологов трех стран — С. В. Медведева из Советского Союза, В. Шпонхойера из ФРГ и В. Карника из ЧССР — была создана модифицированная 12-балльная шкала интенсивности, которая получила название международной шкалы MSK-64 (по начальным буквам фамилий ее авторов). Эта шкала используется в СНГ и в ряде европейских стран, таблица 39 [26]. Но здесь необходимо отметить, что в шкале рассматриваются здания и постройки, возведенные без антисейсмических мероприятий.

Как видно из таблицы, интенсивность не измеряется приборами; для ее определения необходимо обследовать пострадавший район и выявить степень повреждения зданий, дорог, горных склонов, изменения земной поверхности — всего того, что могло испытать на себе воздействие землетрясения, включая реакцию людей и животных. Существуют специальные опросные листы, которые рассылаются сейсмокорреспондентам; карточки с занесенными данными о землетрясении обрабатываются, и по этим материалам оценивается интенсивность подземного толчка в различных пунктах.

Сведения об интенсивности землетрясения, полученные из различных населенных пунктов, наносят на карту и, соединяя точки с одинаковой интенсивностью, получают линии изосейст. Карта изосейст наряду с инструментальными сейсмологическими данными используется для определения эпицентра землетрясения, размеров очага и его глубины, а также закономерностей затухания интенсивности сотрясений при удалении от эпицентра.

Если бы геологическое строение как глубоких, так и приповерхностных слоев земной коры было одинаковым во все стороны от очага, то линии изосейст представляли бы собой концентрические окружности. Но реальные изосейсты чаще всего напоминают эллипс. Это связано с влиянием крупных геологических структур на распределение сейсмических волн: как правило, затухания интенсивности поперек структур происходит быстрее, чем вдоль. Так как первая изосейста оконтуривает эпицентр, то по ней и определяют размеры очага.

Таким образом, интенсивность землетрясения является величиной относительной и зависит от эпицентрального расстояния (чем ближе к очагу, тем выше интенсивность), глубины очага (меньше глубина — больше интенсивность), а также от грунтовых условий (высокое залегание грунтовых вод и рыхлые породы способствуют усилению балльности) и др.

Но существует ли возможность объективного определения величины землетрясения, причем с помощью такой меры, которую можно было бы легко вычислить и свободно сравнить? Такой объективной мерой величины землетрясения является магнитуда. Чем сильнее размах сейсмической волны, тем больше магнитуда землетрясения.

В разработке идеи магнитуды приняли участие многие ученые, но непосредственно воплотил ее в жизнь Чарльз Ф. Рихтер, профессор Калифорнийского технологического института, предложив шкалу магнитуд, или, как ее иногда называют, шкалу Рихтера.

Шкала магнитуд Рихтера — это математическая шкала, требующая измерений и расчетов. Она основана на инструментальных данных, т. е. на записях землетрясений сейсмографами, способными уловить очень слабые сотрясения почвы с амплитудами всего в несколько микрон.

При определении магнитуды землетрясения по этой шкале сейсмологи получают только одну объективную величину. Согласно Рихтеру, магнитуда толчка есть логарифм выраженной в микронах максимальной амплитуды записи этого толчка, сделанной стандартным короткопериодным крутильным сейсмографом на расстоянии 100 км от эпицентра.

В настоящее время существуют разные модификации шкалы магнитуд в зависимости от того, какие волны (продольные, поперечные, поверхностные) принимаются в расчет и какой аппаратурой они зарегистрированы.

В СНГ пользуются шкалой магнитуд, основанной на поверхностных волнах (М). Согласно этой шкале, сильнейшие из когда-либо зарегистрированных землетрясений имели магнитуду 8,9. Для сравнения отметим, что магнитуда Ташкентского землетрясения 1966 г. составила 5,3, Армянского 1988 г. — 7,0, Токийского 1923 г. — 8,2, Чилийского 1960 г. — 8,5, Китайского 1920 г. — 8,5. Что касается неощутимых слабых землетрясений и микротолчков, то они имеют магнитуду 1,5−2 и менее.

При землетрясениях высвобождается огромное количество энергии, лишь небольшая доля которой излучается в виде сейсмических волн, хотя именно они вызывают движения грунта и разрушения.

Сейсмическая энергия, так же как и магнитуда, оценивается по записям землетрясений. Для ее определения по сейсмограмме находят амплитуду, период, длительность колебаний и др. Расчеты показывают, что ежегодное количество энергии, выделяемой землетрясениями на Земле, в целом составляет Ю^-Ю26 эрг. А сильнейшее из когда-либо зарегистрированных землетрясений имело энергию 1025 эрг. Для сравнения укажем, что энергия, выделившаяся при взрыве атомной бомбы на атолле Бикини в 1946 г., составила 10 «эрг [б].

Существует, хотя и примерная, зависимость между величиной энергии Е, высвобождающейся при землетрясении, и магнитудой М. Наиболее типичная, по мнению сейсмологов, зависимость имеет вид [6]:

lg Е = 11,8 + 1,5 М Из этой зависимости следует, что повышение магнитуды М на единицу соответствует увеличению количества выделенной энергии примерно в 30 раз.

По данным американских сейсмологов Дж. Гира и X. Шаха, сейсмической энергии, выделенной при землетрясении с магнитудой 8, хватило бы для обеспечения электроэнергией всех районов США в течение суток.

Признаки и прогноз землетрясения. Сотни миллионов человек живут в сейсмоопасных районах. В среднем один человек из восьми тысяч погибает при землетрясении, и в девять раз больше людей за свою жизнь страдают от него. Поэтому проблема прогноза землетрясений находится в центре внимания сейсмологов всего мира.

С начала 1960;х годов научные исследования по прогнозу землетрясений приняли невиданный размах, особенно в Японии, СССР, США, Китае. Их цель — добиться в предсказании землетрясений по крайней мере такой же надежности, как в прогнозе погоды. При прогнозировании особенно важно определить место, время и интенсивность возможного землетрясения.

По признаку заблаговременного прогноза землетрясений различают долгосрочные, краткосрочные и оперативные.

Долгосрочные прогнозы основываются на цикличности сильных землетрясений. Опыт показывает, что существенный прогресс в долгосрочном прогнозе может быть достигнут посредством вычислительных методов. Разумеется, долгосрочный сейсмический прогноз не может иметь высокую точность. Основное его назначение — выявить районы, где наиболее вероятны сильные землетрясения в ближайшие годы. В таких районах должны быть проведены профилактические меры и поставлены исследования для краткосрочного прогноза.

Исследования для краткосрочного и оперативного прогнозов землетрясения предусматривают детальное изучение сейсмического режима и различного рода аномалий физических и геологических полей. С этой целью в районах, где по долгосрочным прогнозам ожидается землетрясение, разворачивают специальную сеть временных сейсмостанций и пунктов наблюдения за различными предвестниками.

Еще в 1977;1978 гг., когда стали внедряться новые перспективные методы, казалось, что конечная цель уже близка. Затем появились трудности. Выяснилось, что ряд землетрясений происходит без четко выраженных предвестников; стали известны случаи, когда после характерных эффектов, которые рассматривались как предвестники, землетрясений не было. Прогноз землетрясений аналогичен изречению древнекитайского философа Конфуция: «Трудно поймать черную кошку в темной комнате, особенно если ее там нет» .

В Японии предсказание землетрясений долгое время было уделом различного рода прорицателей и гадалок, а возможность получения научного прогноза появилась сравнительно недавно. Рикитаке (1979) пишет, что до 1960 г., несмотря на частые разрушительные землетрясения, в Японии не было серьезных исследований, а 30 лет назад (1930) сейсмологам даже не полагалось говорить о прогнозах землетрясений. В настоящее время в Японии исследованиями по прогнозу землетрясений занимается Японское метеорологическое агентство, Сейсмологический институт, Институт географических исследований. Создан координационный комитет по прогнозу землетрясений, который выделяет районы с наиболее реальной опасностью сильных землетрясений. Аналогичные работы ведутся и в других странах.

Все признаки землетрясений условно можно подразделить на физические и биологические. Обычно назревание сильного землетрясения длится многие годы, в течение которых проявляются определенные его предвестники. «Подготовка» слабого землетрясения и сопутствующие ей признаки укладываются в меньшие промежутки времени. Однако некоторые предвестники могут наблюдаться только в течение короткого периода перед землетрясением.

В настоящее время известно несколько десятков физических признаков, рассматриваемых в качестве предвестников землетрясений. К главным из них относятся: особенности сейсмического режима; вариации скоростей сейсмических волн, электромагнитные, деформационные, флюидные, аномальные изменения гравитационного и теплового полей, радиоактивного излучения и др.

Рассмотрим некоторые из этих признаков более подробно. Например, особенностью сейсмического режима является распределение в пространстве и времени слабых толчков и так называемое сейсмическое затишье — резкое сокращение количества слабых землетрясений в районе, где назревает сильный толчок.

Сейсмическое затишье было обнаружено перед сравнительно сильными землетрясениями на Гармском полигоне. Сейсмологи из Индии и США Кхатри и Уайс изучали сейсмический режим района Ассама в Северо-Восточной Индии за последние 150 лет. Они установили, что перед всеми сильнейшими землетрясениями наблюдалось сейсмическое затишье, причем продолжительность его зависела от магнитуды последующего землетрясения. Перед толчком с М = 6,8 затишье длилось семь лет, а катастрофическому землетрясению с М = 8,8 предшествовало затишье в течение 31 года [19]. Такие же сейсмические затишья, но с разными временными периодами, были отмечены перед сильными землетрясениями в различных сейсмоактивных зонах.

Сильным землетрясениям нередко сопутствуют световые эффекты, как это было, например, перед Ташкентским 26 апреля 1966 г. За несколько секунд до толчков в эпицентре раздался сильный гул и возникла ослепительная вспышка белого света. Японские ученые связывают это с выделением газа радона [б].

Флюидные предвестники — это изменение уровня, давления или расходов подземных вод, нефти, газа, а также изменение химического состава вод и газов. Исследования показали, что перед землетрясением в подземных водах в районе возможного землетрясения увеличивается выделение благородных газоврадона, гелия, аргона, соединений фтора и урана.

Рассмотренная группа физических предвестников, как правило, определяется специальными исследованиями и недоступна широкой массе населения. Однако следующая группа предвестников — биологическая, вполне может наблюдаться и фиксироваться населением.

Биологические предвестники — это реакция живых существ на приближающуюся катастрофу, которая проявляется в виде неспецифического для данного вида животного поведения. Эти предвестники относятся к категории краткосрочных и наблюдаются за несколько часов или суток до землетрясения.

Повышенной чувствительностью к приближающемуся землетрясению обладают отдельные люди, а также животные, птицы, рыбы, пресмыкающиеся и др. Например, перед Кеминским землетрясением (Казахстан) 1911 г. в 100 км от эпицентра на побережье оз. Иссык-Куль за несколько недель до землетрясения были очень беспокойны собаки, за 10 дней совершенно перестала ловиться рыба, а за несколько минут до толчка замычали коровы и заржали лошади. И таких примеров очень много [25].

Приведем наиболее общие черты поведения тех или иных животных [25]. Итак, собаки сильно воют, покидают крытые помещения, переносят щенят, жмутся к хозяевам или стараются их вытянуть на улицу. Коровы громко мычат, покидают загон, катаются по земле, отказываются от корма, могут преждевременно отелиться. Во многом схожее поведение у коз, овец, лошадей. Лошади, кроме того, бьют копытом о землю, дрожат, странно храпят, останавливаются в пути, стремятся убежать. Кошки прячутся, уходят из дома, переносят потомство, шерсть у них поднимается дыбом. Кролики, кроты, суслики, змеи покидают норы. На поверхности земли в массе появляются черви. Домашние птицы тревожно кричат, отказываются возвращаться в курятник или, напротив, бегут в него, раскинув крылья. У крыс и мышей притупляется чувство опасности. Рыбы всплывают на поверхность, выстраиваются в косяки и даже выбрасываются на сушу. Проявляют беспокойство и другие животные.

Наблюдая за ними надо помнить, что в каждом конкретном случае возможно проявление только одного из перечисленных признаков. Причем реагируют на невидимые изменения в земной коре не все особи. Особенно чувствительны, по мнению специалистов, собаки — около 36 процентов из них проявляют чувство беспокойства, тревоги. Затем по нисходящей из домашних животных следуют кошки, птицы, крысы, мыши и, наконец, аквариумные рыбки. Из диких животных наибольшей чувствительностью обладают еноты, попугаи, змеи.

Самый точный прогноз землетрясения принадлежит китайским сейсмологам. В 1975 г. ими в результате тщательных сейсмических наблюдений предвестников было предсказано сильное землетрясение (М = 7,4) в районе Хайчена — города со стотысячным населением. Оно произошло через шесть часов после объявления сейсмической тревоги, но к этому времени уже были приняты меры к тому, чтобы жертв было как можно меньше.

Между тем последовавшее в 1976 г. сильнейшее землетрясение в провинции Хэбэй, унесшее около 650 тысяч человеческих жизней, явилось полной неожиданностью для китайских сейсмологов.

Известны и другие примеры удачных краткосрочных прогнозов, но в целом такие случаи крайне редки.

Чтобы собрать информацию для составления точного прогноза, надо иметь такую сеть станций наблюдения за состоянием земной коры, которая обеспечила бы учет всех предвестников на всей территории готовящегося землетрясения. Данные от всех этих станций необходимо быстро передавать в единый центр и здесь комплексно обрабатывать с помощью ЭВМ. Такой сети станций пока еще нет ни в одном из сейсмоактивных районов, ее еще предстоит создать. Дело это сложное, требующее немалых затрат, сил и средств.

Надо добавить, что к прогнозу землетрясения предъявляются очень жесткие требования. Он должен быть очень высокоточным как по прогнозу места, так и по силе и времени ожидаемого землетрясения. В противном случае последствия его могут оказаться тяжелыми для предполагаемого района и вызвать большие социальные и экономические нарушения: упадет деловая активность, произойдет экономический спад, начнется миграция населения и др.

Вместе с тем неверно думать, что успешные прогнозы избавят нас от разрушительных последствий землетрясения. Прогноз в полной мере может быть эффективным только в том случае, когда проведен комплекс защитных мероприятий. Лучший способ уменьшить потери при землетрясении — это подготовиться к нему.

В настоящее время и в ближайшем будущем вряд ли будет реализована система надежных и точных, с большой степенью достоверности, прогнозов землетрясений.

Сейсмическая служба в Казахстане. Сейсмическая история Средней Азии и Казахстана, расположенных в центральной части средиземноморско-азиатского сейсмического пояса, чрезвычайно богата событиями. С древнейших времен здесь фиксировались многочисленные землетрясения, иногда предельные по своей мощи. Достаточно вспомнить такие землетрясения, как 9-балльное Беловодское 1885 г., 9−10-балльное Верненское 1887 г., 10-балльное Чиликское 1889 г., 9-балльное Каратагское 1907 г., 10−11-балльное Кеминское 1911 г., 9-балльное Сарезское 1911 г., 10-балльное Чаткальское 1946 г., 9-балльное Ашхабадское 1948 г., 9−10-балльное Хаитское 1949 г. и многие другие. Они были исключительными не только по силе, но и по площади распространения колебаний.

Катастрофические последствия имели Верненское 1887 г., Чиликское 1889 г. и Кеминское 1911 г. землетрясения. На рисунке 19 показаны эпицентры сильных землетрясений (М>6) в Казахстане [27].

Развитие инструментальной сейсмологии в республике началось в 1927 г. с открытия сейсмической станции «Алма-Ата», организованной сейсмической экспедицией Академии наук СССР. В настоящее время в Казахстане действуют четыре станции наблюдения: в Алатауском районе г. Адматы, в г. Каскелене, в селе Таврия Восточно-Казахстанской области и в Кокшетауской области. Последние две маленькие станции открыты недавно: одна на Иртышском разломе, другая в Кокшетау на природной платформе (см.: Казахстанская правда. 1997. 14 янв.). Также в горах Заилийского Алатау действует полигон по наблюдению за поведением животных в условиях максимально приближенных к естественным.

Главный центр сейсмической службы республики — Институт сейсмологии. Вопросы сейсмобезопасности входят также в компетенцию Агентства по чрезвычайным ситуациям.

В результате статистической обработки всех известных землетрясений в Казахстане, исходя из 12-балльной шкалы, была составлена карта сейсмичности юго-востока Казахстана, приведенная на рисунке 20 [27].

Карта сейсмического районирования — это официальный документ, которым должны руководствоваться проектирующие организации.

В районах, подверженных землетрясениям, осуществляется сейсмостойкое или антисейсмическое строительство — это основная мера защиты от землетрясения. Это значит, что при проектировании и строительстве учитываются возможные воздействия на здания и сооружения сейсмических сил. Требования к объектам, строящимся в сейсмических районах, устанавливаются строительными нормами, правилами и другими документами. По принятой в Казахстане 12-балльной шкале опасными для зданий и сооружений считаются землетрясения, интенсивность которых 7 баллов и более. Строительство в районах с сейсмичностью, превышающей 9 баллов, неэкономично. Поэтому в правилах и нормах указания ограничены районами 7−9-балльной сейсмичности. Обеспечение полной сохранности зданий во время землетрясения обычно требует больших затрат на антисейсмические мероприятия, а в некоторых случаях практически неосуществимо. Учитывая, что сильные землетрясения происходят редко, нормы допускают возможность повреждения элементов, не представляющих угрозы для людей. Наиболее благоприятными в сейсмическом отношении считаются скальные грунты. Сейсмостойкость сооружений существенно зависит от качества строительных материалов и работ. Поэтому нормы вводят ряд обязательных конструктивных ограничений и требований. К их числу относится, например, ограничение размеров строящихся зданий в плане и по высоте. Для уточнения данных сейсмического районирования проводится сейсмическое микрорайонирование, с помощью которого интенсивность землетрясений в баллах, указанная на картах, может быть скорректирована на ? 1…2 балла в зависимости от местных тектонических, геоморфологических и грунтовых условий. Сейсмическое микрорайонирование для г. Алматы имеет принципиально важное значение, так как накопленный статистический материал и проведенные исследования показали (рис. 21. Караван. 1997. 17 окт.), что практически весь город Алматы покрыт «паутиной» тектонических разломов.

Последствия землетрясения. На открытом пространстве землетрясения для человека не опасны. Крайне редки случаи, когда человек становился жертвой непосредственно сотрясений земной поверхности или ее развалов.

Другое дело, когда человек находится в современном городе: обрушение зданий, падение стекол с верхних этажей, порыв линий электропередач, газопроводов, возникающие пожары приводят к многочисленным жертвам среди населения.

Кроме того, даже при землетрясениях средней силы оборудование и содержимое зданий таят большую опасность для людей: могут опрокинуться незакрепленные шкафы, стеллажи с имуществом на складах, в мастерских — станки, из емкостей могут выплескиваться ядовитые жидкости.

Но самый страшный спутник землетрясения — огонь. При сильном землетрясении рвутся газопроводы, разрушаются печи, падают лампы, замыкаются электропроводки. Особенно опасно образование искр от ударов или коротких замыканий в нефтеи газохранилищах. Количество вторичных пожаров зависит от плотности населения, отсутствия системы тушения пожаров, паники населения и т. д.

Большую опасность представляют громадные оползни и обвалы. В результате землетрясения на Памире в 1911 г. обвал горных пород перегородил ущелье, в котором спустя несколько лет образовалось Сарезское озеро длиной 60 км и максимальной глубиной около 500 м. Такие озера имеются в горах Заилийского и Кунгей Алатау. В результате же Хаитского землетрясения 1949 г. огромный обвал обрушился на сады и постройки Хаита — районного центра в Таджикской ССР. В считанные секунды поселок со всеми жителями был погребен под 70-метровым слоем горных пород [27].

Нередко при землетрясениях рыхлые горные породы, пропитанные влагой, сорвавшись с крутых склонов, запруживают реки, увеличившаяся в несколько десятков раз, вздувшаяся грязекаменная масса превращается затем в грозный селевой поток, который со скоростью курьерского поезда несется с гор, сметая все живое на своем пути, неся новые разрушения и жертвы.

Вторая группа последствий в самой тяжелой форме проявляется там, где правительственные органы, местные власти и их различные службы не готовы к стихийным бедствиям: отсутствуют специальные спасательные отряды, не разработаны планы на случай землетрясения, не проводились мероприятия, связанные с подготовкой населения и т. д.

Поэтому все усилия правительственных органов, отдельных служб по подготовке к землетрясению должны быть направлены на заблаговременную разработку действенных мер по защите людей и материальных ценностей от разрушительных землетрясений и ликвидации их последствий.

В настоящее время ликвидация последствий стихийных бедствий проводится не только силами той или иной страны, где произошло это бедствие, но, все чаще и чаще, при активном участии других стран.

Как подготовиться к землетрясению. Необходимо прежде всего укреплять здания и сооружения на сейсмостойкость. В каждом учреждении должен быть разработан план экстренных мероприятий на случай землетрясения, с указанием в нем ответственных лиц и перечислением их обязанностей.

Внимательно осмотрите свое рабочее место — не угрожает ли вам падение тяжелых предметов; стеллажи, шкафы, сейфы постарайтесь разместить так, чтобы обеспечить максимальную безопасность.

Дома все жильцы должны знать, где находится рубильник, газовый и водопроводный магистральные краны, чтобы в случае необходимости можно было их перекрыть.

Опасные вещества (ядохимикаты, легковоспламеняющиеся жидкости) храните в надежном, хорошо изолированном месте, где они не смогут разбиться или рассыпаться.

Шкафы, полки и стеллажи в квартирах нужно закрепить, а с верхних полок и антресолей снять тяжелые предметы. Уберите кровати от окон и наружных стен — они обрушиваются в первую очередь. Имейте дома запасы питьевой воды и консервов в расчете на несколько дней.

При сильном землетрясении неизбежны порывы линий электропередач и вы рискуете оказаться в полной темноте. Поэтому имейте всегда в доме в удобном месте карманный фонарик и батарейки. Держите наготове документы, аптечку перовой помощи, проверьте запас в ней необходимых для вас лекарств и перевязочных материалов. Обучите членов своей семьи правилам оказания первой медицинской помощи.

Психологическая подготовка к землетрясению имеет огромное значение. Даже элементарные знания о землетрясениях, систематические учебные тревоги психологически подготовят людей, помогут им сохранить спокойствие и избежать нервных расстройств во время подземных толчков.

Разъясните членам своей семьи, что они должны делать во время землетрясения и после него.

Следует продумать заранее план действий во время землетрясений в обычных условиях: дома, на работе, в театре или на улице. Это поможет вам в дельнейшем действовать спокойно и результативно в аварийной ситуации.

И все же внезапные сотрясения казавшегося таким незыблемым здания, стен, падение предметов, звон бьющегося стекла могут страшно испугать вас, посеять панику среди окружающих людей.

Помните! Самое разумное в подобной ситуации — не поддаваться панике! Не кричите, не мечитесь бестолково, мешая себе и другим. Сохраняйте спокойствие и постарайтесь успокоить других.

Если вы в помещении — оставайтесь в помещении. Вы можете попытаться покинуть его, если находитесь не выше второго этажа. Покидая помещение, спускайтесь по лестнице, а не на лифте — вероятнее всего он остановится.

В помещении станьте в безопасном месте — у внутренней стены, в углу, во внутреннем дверном проеме или у опорной колонны. Если возможно, спрячьтесь под стол — он защитит вас от падающих предметов и обломков. Держитесь подальше от окон и тяжелой мебели.

Не пользуйтесь свечами, спичками, зажигалками — возможен пожар от утечки газа.

В школах, детских садах по команде старшего дети должны немедленно залезть под парты или столы, закрыть голову руками и отвернуться от окон.

Если вы оказались на улице — оставайтесь там, но не стойте вблизи зданий, а перейдите на открытое пространство. Держитесь в стороне от нависающих балконов, карнизов, парапетов, опасайтесь проводов.

Если вы находитесь в автомобиле — остановитесь на открытом месте, но не покидайте автомобиль, пока толчки не прекратятся. Ваши услуги могут понадобиться для спасения других людей.

Но вот, наконец, толчки прекратились. Почва под ногами снова обрела устойчивость. Но опасность не миновала!

После землетрясения. Ни в коем случае не выдумывайте и не передавайте никаких сведений, прогнозов, догадок, слухов о предполагаемых последующих толчках. Пользуйтесь только официальными сообщениями по этому поводу.

Проверьте водопровод, газ, электричество. Если имеются повреждения, отключите линию. Утечку газа проверяйте только по запаху: не зажигайте спичек. Если обнаружили утечку газа, откройте все окна и двери, немедленно покиньте помещение и сообщите соответствующим службам. Не занимайте телефон для обмена впечатлениями — он может понадобиться для более важных дел.

Избегайте поврежденных зданий, не заходите в них за вещами. Помните, что высокая опасность повторных толчков сохраняется в первые часы после землетрясения. Она остается значительной также в течение 2−3 суток с момента первого сильного толчка.

Всегда и во всем будьте образцом мужественного, спокойного гражданского поведения, это поможет вам сохранить жизнь в самых экстремальных ситуациях.

Сель

Причины селя и его масштабы. Сель (от арабского «сайль» — бурный поток) — грязевые или грязекаменные потоки, внезапно возникающие в руслах горных рек вследствие резкого паводка, вызванного интенсивными ливнями, бурным снеготаянием и др.

Селевые потоки распространены в горах Казахстана, Кавказа, Алтая, Киргизии и в других горных районах мира (Австрия, Франция, Япония, Китай и др.) В прошлом, да и нередко в наше время, селевые потоки настолько катастрофичны, что полностью разрушают населенные пункты, коммуникации и «важные объекты.

Селевой поток часто характеризуется внезапностью возникновения, масштабностью размеров и огромной разрушительной силой. За короткий промежуток времени сель изменяет русло в горных речках, вид и форму долин, превращая их в бездонные каньоны или глубокие овраги. При выходе из гор на предгорную равнину сель обычно распластывается и образует мощные конусы наносов, масса которых исчисляется несколькими миллионами тонн и похожа в застывшем виде на бетон. Толщина этих наносов доходит до двух метров [26].

Причины возникновения селя: ливневые дожди, прорывы моренно-ледниковых озер за счет их переполнения в результате обильного таяния снегов (гляциальные) и землетрясения. Существенное влияние на процесс возникновения селей может оказывать и непродуманная хозяйственная деятельность человека: взрывные работы в горнодобывающей промышленности или при строительстве горных дорог и гидротехнических сооружений, а также массовые отвалы отработанных горных пород (напр., в бассейне р. Текели из-за отвалов периодически возникали катастрофические сели).

В последние годы, вследствие высокой загрязненности воздушного бассейна и вызванного ею отложения пыли на ледники, сильно активизировались гляциальные процессы.

Особой мощностью и высокой насыщенностью землей и камнями отличаются сели, возникающие в результате землетрясений от прорывов моренно-ледниковых озер и временных завальных водоемов, образованных оползнями и обвалами. На втором месте по размерам и разрушительным последствиям стоят ливневые сели.

Все крупнейшие сели, по существу, представляют собой жидкую смесь воды и грязекаменной массы. При этом грязекаменная масса составляет по объему 50−85% и создает удельный вес в пределах [17]: 1,8…2,2 т/м3 — у ливневых селей и 2,2…2,4 т/м3 — у гляциально-прорывных и сейсмогенных селей.

Одной из особенностей грязекаменного селя является его волнообразный и заторный характер. Сель движется со скоростью 5…12 м/с, перемещает на своем пути валуны диаметром до 6 м и весом до 300 т. Расходы селя достигают огромной величины: в горах — 1 000…12 000 мУс, на выходе из гор — 100… 300 m'/c [17]. Движение потока сопровождается сильным грохотом и содроганием склонов. При ударе селя о крутые повороты и пороги русла наблюдается массовый выброс крупных валунов на высоту до 15…20 м, а более мелкие камни разлетаются в радиусе до 40…50 м. В результате разбрызгивания селевой массы и обрушения склонов образуется сплошное пылевое облако с запахом гари, которая образуется от ударов камней друг о друга. Высота волн селевого потока в узких и заторных местах достигает 20…30 м, а на расширенных участках — 7… 12 м. На пути своего движения вал такой высоты, особенно первый, создает сильную воздушную волну, действующую в радиусе до 50 м [17]. Селевой поток обладает большой ударной силой, превышающей 100 т/м2, и на своем пути разрушает все гидротехнические сооружения, вырывает с корнями деревья, рушит дома, валит опоры электролиний и т. д. Величина долинных наносов грязи и камней достигает 5…10 млн. м3, что, в конечном итоге, полностью меняет облик долины и даже делает ее непригодной для хозяйственной деятельности (напр., в 1970 г. ливневый сель разрушил конголезский город Букаву настолько, что пришлось выстроить город заново в другом месте [26]).

Селеопасность гор Казахстана. По мощности и разрушительности селей Казахстан занимает одно из первых мест в СНГ. Основными селеопасными районами республики являются Заилийский, Джунгарский и Таласский Алатау, горы Каратау, Кунгей, Кетмень и Казахстанский Алтай. На рисунке 22 [17] приведена карта горных районов Казахстана с указанием селеопасности районов. Селеопасность районов определяется количеством селей, действующих бассейнов, а также их масштабами. Выделены четыре селеопасных района (см. рис. 22):

• — весьма селеактивный — горы Заидийского Алатау;
• — сильноселеактивный — горы Джунгарского и Таласского Алатау;
• — среднеселеактивный — горы Каратау, Кунгей и Киргизский Алатау;
• — слабоселеактивный — Чу-Илийские горы, Кетмень, Саур-Тарбасский и Казахстанский Алтай.

В республике насчитывается более 300 крупных селевых бассейнов (с учетом мелких — более 600), где за период с 1841 по 1986 г. зарегистрировано около 780 случаев прохождения седей. Из них 83% составили сели от выпадения ливневых дождей, 15% - от прорыва моренно-ледниковых озер и 2% - от землетрясений в результате прорыва временных завальных водоемов, образованных оползнями и обвалами. На рисунке 23 [ 17] показано распределение количества селей по месту возникновения и по причине происхождения.

Однако точных данных о селях крайне мало. Многие сели, особенно прошедшие в слабоосвоенных горных районах, остаются незамеченными.

К числу крупных катастрофических селевых потоков на территории Казахстана относятся сели, прошедшие в 1841 и 1887 гг. (сейсмогенные), в 1921 г. (ливневый) и в 1963, 1973, 1977 гг. (гляциальные).

Сейсмогенные сели 1841 г. и 9 июня 1887 г., известные как «Верненская катастрофа», сильно разрушили г. Верный. Объемы селевых выносов достигали в бассейнах рек Малой и Большой Алматинки до 10−12 млн. м3, а в долине р. Аксай — до 26 млн. м3.

Ливневые селевые потоки в ночь с 8 на 9 июля 1921 г. охватили все реки Заилийского Алатау. Особой мощностью, вследствие активного действия всех притоков, они отмечены на реках Малая и Большая Алматинка, Талгар и Иссык. В течение пяти часов значительная часть Алма-Аты была превращена в руины и залита грязекаменной массой. Еще и сейчас многие огромные валуны, вынесенные селем 1921 г., лежат на улицах города в качестве «памятников» разрушительной стихии (напр., возле гостиницы «Казахстан»).

Гляциальные сели 1963,1973 и 1977 гг. характеризуются как крупнейшие сели века. Сель 7 июля 1963 г. уничтожил естественное озеро Иссык (по р. Иссык) и часть жилых кварталов в с. Иссык. Сель 15 июля 1973 г. грозил разрушить плотину Медео. Объем селехранилища в 6,2 млн. м3 был заполнен в течение трех часов грязекаменной массой объемом 5,5 млн. м3 (из них 4 млн. м3 — наносы и 1,5 млн. м3 — вода). После его прохождения в селехранилище осталось всего 30% свободного объема, что явно было недостаточно для задержания новых катастрофических селей. Плотина была поднята на 40 м и при окончательной высоте в 150 м емкость селехранилища составила 12,6 млн. м3.

Сель 3−4 августа 1977 г. прошел по р. Большая Алматинка, и общий объем наносов составил 6 млн. м3 (из них 1 млн. м3 -вода). Он уничтожил высоковольтную линию электропередачи, автодорогу, мосты, дикоплодные сады, живописную долину, котлован строящейся плотины, а в черте города водохранилище Сайран объемом в 2 млн. м3 было частично занесено валунами и грязью.

В последние годы гляциальные сели носят прогрессирующий характер. Их возрастающая активность начала проявляться в горах Заилийского Алатау после 1950 г. и достигла максимума в 1970;е гг. [17]. Активизация этих процессов обусловлена потеплением климата и загрязнением поверхности ледников в результате интенсивной деятельности человека.

В настоящее время в высокогорной зоне Заилийского Алатау идет процесс отступления ледников и роста открытых площадей моренных образований. Так, например, центральный ледник Туюксу за период 1949;1985 гг. линейно отступил на 750 м, по высоте поднялся на 110 м.

Селеопасность рек Заилийского Алатау. Горы Заилийского Алатау обладают наибольшей селевой активностью по сравнению с другими горными районами Казахстана.

Наглядное представление о селевой активности рек Заилийского Алатау дает карта-схема общей селеопасности.

Особо интенсивным селеобразованием и мощными селепроявлениями ливневого и гляциального происхождения характеризуются бассейны Малой, Большой Алматинки, Талгара и Иссыка. За период 1841—1986 гг. из 778 селей по Казахстану 450 приходятся на реки Заилийского Алатау.

Высокая активизация и мощное проявление селевой деятельности рек Малой и Большой Алматинок, Аксая, Талгара и Иссыка обусловлены центральным расположением в Заилийском Алатау с наибольшими высотами до 4 200−4 900 м, высокой степенью оледенения бассейнов до 10−26% и интенсивным проявлением ливневой деятельности.

Распределение числа случаев прохождения селей по рекам Заидийского Алатау выглядит так, в %: Большая Алматинкадо 35%, Аксай — 21%, Малая Алматинка — до 14%, Талгар — до 14%, Иссык — до 4%, а на остальные реки (Тургень, Чилик, Узункаргаль, Чемолган, Каскелен) приходится от 1 до 3% на каждую (рис. 25) [17].

Защита от селей. Под угрозой разрушительного воздействия селей находятся многие города Казахстана — Алматы, Иссык, Талгар, Каскелен, Сарканд, Джаркент и Текели с общим числом населения свыше пяти миллионов человек, а также трасса Большого Алматинского канала и другие важные объекты хозяйствования. Поэтому проблема противоселевой защиты в Казахстане имеет особо важное государственное значение.

Планомерная работа по борьбе с селями в Казахстане начата с 1973 г. с образованием государственного предприятия «Казселезащита». В настоящее время «Казселезащита» входит в Агентство по чрезвычайным ситуациям.

К основным методам борьбы с селями относятся:

• — строительство крупных селезадерживающих плотинселехранилищ;
• — стабилизация селевых русел рек системой сквозных и глухих запруд;
• — устройство водосбросов из моренно-ледниковых озер;
• — устройство в черте города водосбросных трактов с системой наносоотстойников.

Первым примером успешной борьбы с селями в нашей стране и в мировой практике стало строительство комплекса противоселевой защиты г. Алматы, показанного на рис. 27 [17].

Были сооружены три крупные селезадерживающие плотины: на реке Малая Алматинка 150-метровая плотина Медеу с емкостью селехранилища 12,6 млн. м3 и 17-метровая плотина Мынжилки с емкостью 0,22 млн. м3, а на реке Большая Алматинка — 40-метровая плотина с емкостью 8,2 млн. м3. В верховьях этих рек для опорожнения моренных озер построены водосбросные каналы и подъездные пути к ним, а в черте города — водосбросные тракты с наносоотстойниками.

Действия при угрозе селя. «Казселезащита» разработала и использует схему оперативного оповещения населения на случай реальной селевой опасности. Служба оповещения оснащена специальным вертолетом, оборудованным громкоговорящей установкой и радиостанцией, что позволяет прямо с борта передавать на Землю информацию о прохождении селя или угрозе его возникновения.

Доступ в селеопасный район перекрывается нарядами милиции и службой ГАИ и разрешается только по специальным пропускам.

Любители горного отдыха должны руководствоваться следующими правилами:

• — не останавливаться на отдых и не разбивать палатку вблизи селеопасных русел рек;
• — при обнаружении признаков селевого потока (грохота, гула, сотрясения почвы от ударов камней и др.) необходимо как можно дальше отойти от русла вверх по склонам;
• — не спускаться в русла водотоков после прохождения селевого вала, так как сель движется отдельными периодическими валами высотой до 10 м и после первого вала может последовать очередной вал.

Снежные лавины

Лавина - это снежная масса, соскользнувшая с горного склона и движущаяся под действием силы тяжести. Она увлекает на своем пути все новые массы снега. Объем даже сравнительно небольших лавин составляет около 20 тыс. м3, а объем одной из лавин, наблюдавшейся в долине реки Очапары (Кавказ), составил около 2 500 тыс. м3 [22]. Лавины падают со скоростью 70… 100 км/ч (а крупные сухие лавины могут развивать и 360 км/ч) [8; 9]. Сила удара может доходить до 50 т/м2 (деревянный дом выдерживает не более 3 т/м2, а при 10 т/м2 вырываются с корнем вековые деревья). Разрушительное действие лавин усиливается воздушной волной, которая движется впереди снежной массы и сама по себе, даже без удара лавины, вызывает значительные разрушения.

Причины лавин - это обильный снегопад (более 10 мм влаги в сутки), иди дождь на уже лежащий снег, солнечное тепло и землетрясение силой более 5−6 баллов.

Известно, что оптимальные условия для лавин — это заснеженные склоны крутизной от 30° до 40°. Чтобы лавина сошла, здесь нужен или свежий снег в 30 см, или лежалый — не меньше 70 см. Если склон круче 45°, лавина сходит после каждого снегопада. При крутизне более 50° снег осыпается к подножию склона и лавина не успевает сформироваться.

Обширные территории Казахстана подвержены разрушительному воздействию снежных лавин. Наиболее лавиноопасны горы Казахстанского Алтая, Джунгарского Алатау, хребты Северного и Западного Тянь-Шаня (около 50 тыс. км2). Потенциально подвержены снежным лавинам около 200 тыс. человек [47]. Особенно крупные, объемом более 300 тыс. м3, снежные лавины отмечались в 1966 г. в бассейне реки Малой Алматинки. В зоне поражения лавинами оказалась строящаяся плотина и каток Медеу. Часто лавинные выбросы сливались в один сплошной снежник длиной 2−3 км.

По статистике в Европе ежегодно лавины разного вида уносят в среднем около 100 человеческих жизней [14].

Противолавинные профилактические мероприятия делятся на две группы: пассивные и активные.

Пассивные способы состоят в использовании опорных сооружений, дамб, лавинорезов, надолбов, снегоудерживающих щитов, посадках и восстановлении леса и др. (рис. 27) [13].

Активные методы заключаются в искусственном провоцировании схода лавин путем обстреливания из пушек иди минометов тех мест на склонах гор, где накапливается снег.

Оползни и обвалы

Оползень - скользящее смещение вниз по уклону под действием силы тяжести масс грунта, формирующих склоны холмов, гор, речные, озерные и морские террасы (рис. 28 [13]).

Обвалы, в отличие от оползней, наблюдаются в большей степени в высокогорной местности, где крутизна склонов наибольшая.

Оползни и обвалы достаточно широко распространены во всех горных регионах республики. В отдельных случаях крупные завалы, образованные оползнями и обвалами, послужили причиной образования живописных высокогорных озер: Большого Алматинского, Иссыка и др.

Причины оползней и обвалов - это подземные и поверхностные воды, выветривание склонов, землетрясения, хозяйственная деятельность человека и некоторые другие.

В зависимости от массы, вовлеченной в оползневый процесс, оползни по мощности подразделяются на:

• — малые до 10 тыс. м3;
• — средние — от 11 до 100 тыс. м3;
• — крупные — от 101 до 1 000 тыс. м3;
• — очень крупные — свыше 1 000 тыс. м3.

Оползни возникают вследствие нарушения равновесия пород и формируются, как правило, на участках, сложенных чередующимися водоупорными и водоносными породами грунта. Сами по себе оползни и обвалы представляют угрозу лишь на ограниченном пространстве, непосредственно примыкающем к неустойчивому склону. Однако этот тип смещений горных пород опасен тем, что их возникновение нередко порождает катастрофические вторичные явления — селевые потоки и паводки, связанные с прорывами временных запрудных водоемов. Так прорвалось оз. Иссык в 1963 г.; в Кунгей Алатау в 1983 г. прорвалось оз. Каинды, в 1984 г. частично опорожнилось оз. Кольсай (нижнее), в 1989 г. — прорвалось завальное оз. Урюкты.

В последние годы значительно обострилась проблема оползней в низкогорной зоне Заилийского Алатау (зона «прилавков») в связи с интенсивным использованием горных склонов под дачное и приусадебное хозяйство. Это обусловлено нарушением норм и бесконтрольностью водопользования на лессовых породах, что привело к нарушению устойчивости склонов, возникновению оползней и оплывин. В такой ситуации сильное землетрясение (по аналогии с известным Гиссарским землетрясением 1989 г. в Таджикистане) может спровоцировать массовый сход оползней в указанной зоне, вызвать значительный ущерб и повлечь многочисленные людские потери.

Противооползневые мероприятия — это устройство дренажа для подземных и поверхностных вод, закрепление грунта лесопосадками, подпорка грунта в месте возможного выпирания, ограничение хозяйственной деятельности с целью сохранения устойчивости склонов и др.

ГИДРОСФЕРНЫЕ ОПАСНОСТИ.

Наводнения

Наводнение - значительное затопление водой местности в результате подъема уровня воды в реке, озере или море, вызываемого обильным притоком воды в период снеготаяния или ливней, ветровых нагонов воды, при заторах, зажорах и т. п.

Особенно сильные затопления катастрофического характера могут образоваться при воздействии гравитационных волн подводного землетрясения — цунами (в переводе с японскоговолна в заливе). Высота волны может быть более 20 м и в прибрежных водах скорость ее составляет 50… 100 км/ч [46]. Цунами возможны на востоке России; Сахалин, Курилы, Камчатка. В открытом море цунами обычно пологи и неощутимы для судов. Однако с приближением к берегу их крутизна быстро возрастает и они с колоссальной силой обрушиваются на побережье.

Гидрологи все наводнения разделили на четыре типа.

Низкие — наблюдаются на равнинных реках и бывают раз в 5−10 лет. Они практически не нарушают ритм жизни при соответствующей подготовке.

Высокие наводнения заливают довольно большие участки речных долин и иногда существенно нарушают привычный быт, даже требуя эвакуации людей и случаются раз в 20−25 лет.

Выдающиеся наводнения случаются раз в 50−100 лет, затапливают не менее 50% сельскохозяйственных угодий и вызывают массовую эвакуацию населения. Начинается затопление городов и населенных пунктов.

Катастрофические наводнения случаются раз в 100−200 лет: затапливается несколько речных систем, полностью меняется уклад жизни (говорят, примерно так выглядел всемирный потоп).

В Казахстане наводнения отмечаются в северных, центральных, западных и восточных областях в связи с весенним таянием снега в бассейнах равнинных рек Урала, Тобола, Ишима, Иртыша, Нуры и др., а также их многочисленных притоков. На Сырдарье наводнения происходят во время ледостава и ледохода при повышенных сбросах воды из Шардаринского водохранилища в зимний период, а на правых притоках Иртыша случаются в летний период при активном таянии ледников и выпадении дождей.

Реальную опасность представляют крупные водохранилища в случае аварии или других природных явлений. Под угрозой затопления находится свыше 600 тыс. км2 территории с 72 населенными пунктами (в т. ч. 11 городов) с населением более одного миллиона человек. Всего в Казахстане 16 водохранилищ, но наибольшую опасность, в случае аварии, представляют Бухтарминское, Кировское (г. Тараз), Вячеславское (южнее Астаны), Ташуткульское (Жамбылская область), Каргалинское водохранилища.

Большую опасность таят в себе накопители сточных вод крупных городов республики (Алматы, Актобе, Тараза и др.). Из-за недостаточности выделяемых на реконструкцию средств существует угроза прорывов накопителей с образованием катастрофических паводков, имеющих тяжелые последствия для населения. Например, 28−29 января 1988 г. прорвался отстойник сточных вод г. Алматы — Жаманкум. Максимальные расходы паводка были в пределах 2…4 тыс. мУс, а объем составил 70 млн. м3. При этом погибло 19 человек, было разрушено несколько зданий, сооружений, автодорожный и железнодорожные мосты. И только из-за малонаселенности местности катастрофа не приобрела поистине грандиозные масштабы.

Еще одной из причин наводнения может стать ветровой нагон воды на сушу. Он характерен для океанических и морских побережий и отмечается во многих местах земного шара (Россия, Бельгия, Индия, Китай и др.).

Отмечается это явление и в Казахстане на побережье Каспийского моря. Весной и осенью, в период сильных ветров, морское побережье от с. Ганюшино (на границе с Астраханской областью) до полуострова Бузачи на Мангышлаке во многих местах затапливается водой на расстояние до 50 км [21]. Нагоны воды здесь характеризуются одним неожиданным и коварным свойством. В связи с незначительным уклоном местности, высоким уровнем залегания грунтовых вод и заболоченностью, морская вода как бы регулирует уровень грунтовых вод, подпитывает их. Поэтому в периоды нагона воды, еще находясь вдали от линии морского побережья, на заболоченной местности, вдруг незаметно оказываешься по щиколотку в воде, которая все прибывает, образуя вокруг тебя обширное водное пространство. Это коварное явление обманывает даже инстинкт животных (сайгаков), которые в большом количестве спасаются на оградительных дамбах.

На севере Каспия сгонно-нагонные колебания уровня моря достигают очень больших величин — более двух метров. Иногда эти явления носят характер стихийных бедствий.

Интересно отметить, что в тех случаях, когда идет моряна (ветер) и поднимается уровень моря, вследствие очень пологого берега, затопление его происходит настолько быстро, что даже легковые автомобили не в состоянии уйти от воды и избежать затопления. Поэтому моряна очень опасна и местные жители это прекрасно знают.

Средняя продолжительность нагонов и стонов в большинстве случаев составляет 10−12 часов, наибольшая 24 часа и в редких случаях около двух суток и более.

Другое явление Каспия — это повышение его уровня, что ведет к затоплению и подтоплению территории с населенными пунктами, нефтяными скважинами и линиями электропередач. Каспий считается крупнейшим в мире замкнутым бессточным морем. Его характерной особенностью являются значительные периодические (тысячелетние, вековые и многолетние) колебания уровня с максимальной амплитудой до 25 м за последние 10 тыс. лет и до 15 м за последние 2,5 тыс. лет в диапазоне абсолютных отметок земной поверхности минус 20−35м. Только в течение нашей эры наблюдалось шесть крупных трансгрессий Каспия с амплитудой колебаний уровня в пределах 5−10 м, каждый раз опустошавших побережье этого моря и служивших причиной гибели многих очагов цивилизации. С этим, видимо, связано то, что в зоне Каспия, особенно в часто затопляемой его северной части отсутствуют крупные древние города, а его побережье с исторических времен заселяют племена, ведшие кочевой образ жизни.

Повышение уровня Каспийского моря продолжается уже в течение 20 лет. За период 1978;1993 гг. уровень моря повысился примерно на три метра [21]. Средняя интенсивность подъема уровня моря за эти годы составила около 14 см в год. За это время Каспий вышел из берегов в глубь территории на 20…40 км и затопил семь населенных пунктов, 600 тыс. га земли, 127 нефтяных скважин, 1,5 тыс. км линий электропередач и др.

При повышении уровня моря до отметки минус 25 м, что может произойти к 2010 г. (в 1996 г. уровень достиг минус 26,6 м), будет затоплено 3 млн. га пастбищных угодий (2,5 млн. га — морем и 0,5 млн. га — нагонными водами). Под затопление попадут города Атырау и Актау с их важнейшими объектами: нефтеперерабатывающим заводом, химкомплексом, морским портом, Мангыстауским энергокомбинатом; затопленными окажутся 43 месторождения нефти [34]. Даже частичное уменьшение ущерба от этого явления требует ежегодных затрат, исчисляемых сотнями миллионов тенге.

Наводнения — довольно частое явление на Земле и с учетом причин, их вызывающих, можно привести следующую классификацию, табл. 40 [13].

Гибель людей во время наводнения и огромный материальный ущерб заставляет людей изучать это явление и изыскивать способы защиты от него.

Особое значение в борьбе с наводнениями имеет своевременное прогнозирование, оповещение населения и эвакуация из районов вероятного затопления. Наиболее эффективные методы борьбы с наводнениями — своевременная расчистка русел рек ото льда и заторов, устройство водохранилищ, защитных дамб и струенаправляющих насыпей и др.

Борьбу с заторами и зажорами на реках в период ледохода ведут, как правило, взрывными методами с привлечением вертолетов, бомбардировочной авиации иди с помощью минометов [26].

АТМОСФЕРНЫЕ ОПАСНОСТИ.

Ветровое движение воздушных масс

В зависимости от места происхождения (суша, море), от характера движения воздушных масс (вихреобразное, потоковое и т. д.) и от скорости движения все ветры подразделяются на ураганы, бури, штормы, циклоны, тайфуны, смерчи и т. п. Нередко движение воздушных масс вызывает катастрофические последствия: гибнут люди, животные, разрушаются здания и сооружения.

Скорость ветра может достигать значений, превышающих скорость звука в воздухе, т. е. более 1 194 км/ч [26]. При этом скоростной напор оказывает давление свыше 400 кг/м2 (при скорости 40 м/с — давление 100 кг/м2).

Для визуальной оценки силы (скорости) ветра в баллах по его действию на наземные предметы или по волнению на море английский адмирал Ф. Бофорт в 1806 г. разработал условную шкалу, которая после изменений и уточнений в 1963 г. была принята Всемирной метеорологической организацией и широко применяется в синоптической практике (табл. 41) [26]. Однако даже сейчас уже ясно, что эта шкала недостаточна для более точного анализа последствий ураганов, так как в нее не входят ураганы со скоростью более 210 км/ч, которые тоже не редки.

Циклоны тропические и внетропические — это гигантские атмосферные вихри с убывающим к центру давлением воздуха и циркуляцией его вокруг центра против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой — в южном. Ширина циклонов, возникающих и развивающихся во внетропических широтах — внетропических циклонов, — порядка тысяч километров в начале развития и до нескольких тысяч в стадии центрального циклона, скорость ветра шесть-восемь баллов. Ветры доходят до штормовых, а иногда и до ураганных. Тропические циклоны возникают в тропических широтах. Средняя ширина их — несколько сот километров, высота — 6−15 км.

Центральная часть — «глаз бури» — обладает низким давлением, слабыми ветрами и низкой облачностью. Она окружена кольцом плотных облаков с ураганными скоростями вращения. Тропические циклоны Атлантического океана обычно называются ураганами, западной части Тихого океана — тайфунами.

Тайфуны, образующиеся в Тихом океане, обычно достигают силы самого мощного урагана и сопровождаются интенсивными ливневыми дождями. На море они образуют огромные волны, которые, врываясь на побережье, разрушают селения, города и затопляют целые районы. Попадая на сушу, тайфуны быстро затухают. Их приближение сопровождается очень сильным падением атмосферного давления.

Разрушительная сила тайфунов столь велика, что для их изучения и прогнозирования в некоторых странах созданы специальные государственные организации. По установившейся традиции каждому тайфуну присваивается женское имя.

Выделяемая тайфунами энергия равна взрыву многих ядерных зарядов. Наиболее часто они бывают в Японии, Китае, США (до 120 в год). В СНГ тайфуны доходят в районы Дальнего Востока, Приморья, Сахалина и Курильских островов.

Штормы, как видно по шкале Бофорта, имеют 9−11 баллов. Штормы вызывают сильные волнения на воде, а на сушебольшие разрушения: вырывают с корнем деревья, опрокидывают машины, строительные краны, разрушают дома.

Смерчи (в Европе их называют «тромбы», в Америке «торнадо») — вихревое движение воздуха, возникающее в грозовом облаке и затем распространяющееся в виде черного гигантского рукава или хобота, разреженного внутри. Когда он опускается на поверхность земли, основание его становится похожим на воронку диаметром около 30 м и высотой 800−1500 м. За время своего существования он может пройти путь 40−60 км. Внутри смерча разрежение воздуха настолько велико, что иногда сооружения, оказавшиеся на его пути, разрушаются от взрыва вследствие напора воздуха изнутри. Происходит то же самое, что от ударной волны в фазе разрежения.

Смерчи бывают невидимые, водяные и огненные. Смерчи обладают поразительной скоростью ветра, превышающей иногда скорость звука. Они вырывают с корнями деревья, опрокидывают автомобили, поезда и корабли, поднимают в воздух или опрокидывают дома, поворачивают здания вокруг оси, срывают с них крыши или полностью разрушают. Переносят в сторону, иногда на несколько километров, людей, скот и различные предметы. На пути движения они всасывают в себя небольшие озера и другие водоемы вместе с населяющими их флорой и фауной, которые переносятся затем на большие расстояния и выпадают на землю вместе с дождем.

Инженерный анализ причин разрушений, причиняемых смерчами, показывает, что они возникают вследствие подъема и отбрасывания предметов вихрем, больших давлений, взрывания, раздробления, раздавливания, раскалывания и других воздействий.

Ураган - ветер силой 12 баллов. Его скорость превышает 32 м/с. Ураган все опустошает на своем пути: ломает деревья, разрушает строения и т. п. Ураганы могут служить природными аналогами нескольких термоядерных взрывов. Статистические данные гидрометеорологической службы США за 1900;1950 гг. показывают, что кинетическая энергия урагана в радиусе 160 км от его центра эквивалентна ядерному взрыву мощностью 151−188 Мт [26].

Расчеты показывают, что энергия сильного урагана такова, что Братская ГЭС может выработать ее лишь в течение 30 тыс. лет [26]. По силе пагубного воздействия на инженерные сооружения ураганы почти не уступают землетрясениям, особенно если учесть, что крупные землетрясения бывают раз в несколько десятков лет, а ураганы случаются несколько раз в год. Недаром ураганы называют самой мощной силой в природе.

Нередки ураганные ветры на территории Казахстана. Наблюдаются здесь также и смерчи (напр., в 1947 г. смерч в Восточно-Казахстанской области шириной 160 м разрушил в поселке 17 жилых домов, три учреждения и 12 хозяйственных построек [21]).

Территория Казахстана простирается на 1 700 км с севера на юг и на 3 тыс. км с запада на восток, поэтому ветрам здесь раздолье. За 18 лет, с 1970 по 1987 г., на территории Казахстана наблюдалось 418 ураганов, от 5 до 30 ураганов ежегодно при скорости движения ветра 38…60 м/с [21].

Наибольшей ветровой активностью обладают Джунгарские ворота. Если в среднем по Казахстану 40−60 дней в году дуют сильные ветры, то через Джунгарские ворота — 142 дня в году. При этом из 418 ураганов (1970;1987 гг.) — 200 приходятся на метеостанцию Жаланашколь, расположенную на выходе из Джунгарских ворот. Максимальная скорость ветра отмечена здесь во время урагана 28 января 1958 г. и составила 72 м/с (260 км/ч). Этот ураганный ветер носит название " Евгей" (или Ибэ, Эби, Юй-бэ). Он возникает в среднем 11 раз в году (напр., ураганы Мугоджарских гор — 2 раза в году) и продолжается в среднем 25 часов (однако в 1981 г. он дул целую неделю с 15 по 22 декабря со скоростью 42−51 м/с) [21]. Большинство этих ураганов приходится на холодный период года с октября по апрель (98%), а наиболее часты они в январе (26%).

Прогнозирование ветра в районе Джунгарских ворот важно для хозяйства. Здесь проходит железнодорожная линия, а севернее располагается группа озер, на которых ведется рыбный промысел.

Джунгарские ворота представляют собой долину длиной 200 км и шириной 10−20 км, расположенную между восточными отрогами Джунгарского Алатау и хребтом Майлитау в Китае. Она соединяет озеро Эбинор в Китае с Балхаш-Алакудьской впадиной в Казахстане. В зимнее время над внутренними районами Монголии и Китая господствует область высокого давления — монгольский антициклон. Большие скорости ветра здесь возникают при большом контрасте давлений в разных концах долины.

По данным исследований, Эби охватывает не всю длину долины шириной 10−20 км, а лишь узкую полосу в 3−5 км, т. е. это типичный струевой ветер, причем данный ветровой шнур имеет обыкновение примыкать то к одному, то к другому склонам долины, иначе — меандрировать. Лишь в некоторых местах он проходит посередине. Вырвавшись в долину Алакуля, постепенно ослабевая, доходит до Балхаша.

Наиболее близким соседом Евгея следует назвать сильный северо-восточный ветер Сайкан, вырывающийся через горный проход между южными отрогами Тарбагатая (Аркарлы) и хребтом Барлык через долину р. Эмедь к озеру Алаколь. Периодичность и скорость ветра Сайкана значительно меньшие, чем у Евгея (до 40 м/с и до 50 часов продолжительность).

Еще один горный проход между хребтами Саур и Южный Алтай по долине реки Черный Иртыш и Заилийской котловине характеризуется наличием сильных ветров. Среднее число дней с сильными ветрами (более 15 м/с) здесь составляет в год 65 случаев, а максимальное — 115 [21]. Продолжительность зайсанского ветра не превышает 1−5 часов. Зарождение всех этих ветров связано с наличием в зимнее время области повышенного давления над Монголией и пониженного — в Казахстане, когда в узких горных проходах возникает эффект «аэродинамической трубы» .

В Или-Балхашском регионе есть еще два района, отличающихся наличием сильных ветров. С гребня хребта Чингиз к берегам озера Балхаш срывается «коунрадский норд-ост» или Балхашская бора, которая относится к ветрам гравитационного типа и обусловлена антициклонической областью в Северно-Восточном Казахстане. Наиболее часто бора проявляется зимой, когда она достигает громадной, иногда ураганной силы и длится несколько дней. Зимой бора превращается в страшнейший буран, а весной и реже летом становится пыльной бурей значительной силы. Нередко бора создает затруднения в движении самолетов.

Из Синьцзянь-Уйгурского автономного округа Китая вдоль Илийской долины дуют также сильные восточные ветры, и в частности так называемый Чиликский ветер, который проходит узкой воздушной струёй и достигает г. Капчагая. В 40 км к востоку от г. Чилика Илийская долина образует сужение, ограниченное с обеих сторон отрогами Джунгарского АлатауБольшим и Малым Калканом и хребтом Турайгыра, где скорость ветра резко увеличивается. Число дней со штормовыми ветрами здесь достигает 80 за год [21].

Уже сам факт, что большинство из них имеют собственные имена, говорит об их стабильности во времени и пространстве, что позволяет прогнозировать появление этих ветров как по народным приметам, так и научными методами. Фактически все они связаны с местными географическими особенностями и наличием в зимнее время области высокого атмосферного давления над центральноазиатскими пустынями Гоби и Такла-Макан.

Бури представляют собой разновидность штормов и ураганов и подразделяются на вихревые, или пылевые и потоковые.

Они бывают черные, красные, желто-красные, белые, пылевые, песчаные, снежные и др. Во многих районах земного шара они имеют различные названия (бриз, мистраль, сирокко, афганец, бора и др.). Скорость бурь меньше, чем ураганов, хотя часто они очень значительны и достигают 20−30 м/с. Пылевые бури, в частности черные бури, весьма распространены в южных засушливых областях Сибири, европейской части бывшего СССР. Наряду с разрушениями, возникающими при обычных штормах и ураганах, черные бури характеризуются очень низкой относительной влажностью воздуха. Они вызывают эрозию или выветривание почвы вместе с находящимися в ней семенами посевов, засыхание всходов, засыпку их, оголение корневой системы и др.

Наибольший ущерб хозяйству приносят пыльные бури — они медленно, но неуклонно отвоевывают у человека орошаемые земли и пастбища, засыпают дороги и оросительные системы и даже селения, изгоняя людей из обжитых мест.

Пыльные бури по своим масштабам и последствиям могут быть приравнены к крупным стихийным бедствиям. Так, мартовские и апрельские пыльные бури 1960 г., начавшись в Закаспии, охватили все Предкавказье и всю южную Украину, распространившись до Одессы на расстояние около 3 тыс. км. Продолжительность бурь достигала пяти суток при скорости ветра 28−40 м/с. Высота подъема пыли, по данным авиаразведки, превышала 2 тыс. м, а в районе Одессы она достигала 2 400 м. Количество выдутого и перемещенного чернозема составило 25 км³, а глубина выдувания местами доходила до 25 см.

Во время черной бури 1928 г. на Украине ветер поднял в воздух около 15 млн. т черноземной пыли с площади 1 млн. км2, которая частично осела даже в Румынии и Польше [26].

В Казахстане пыльные бури отмечаются повсеместно. Рекордсменами по числу дней с пыльными бурями являются отдельные районы Алматинской, Атырауской и Актюбинской областей, где в среднем бывает 50−60 дней в году с пыльными бурями, в Западно-Казахстанской, Кызылординской областях, а также в Чиликском районе — 35−45 дней. В Атырауской области пыльные бури носят своеобразный характер. Пески здесь имеют вид нарезной слюды с острыми гранями и при возникновении бури режут лицо. Число засушливых дней до возникновения пыльных бурь колеблется от нескольких дней до двух и более месяцев.

Исключительно большой урон наносят пыльные бури целинным землям Казахстана и прилегающим к ним областям.

Во время пыльной бури воздух так насыщен пылью, что на расстоянии трех-четырех метров нельзя разглядеть человека, а в домах зажигают свет. Например, в ноябре 1910 г. силой ветра были угнаны в степь целые стада, где большинство скота и погибло. В районе одного только Мангышлака пало 500 тыс. баранов и коз, 40 тыс. лошадей и 30 тыс. верблюдов [21].

Раньше (впрочем и в настоящее время) пыльные бури были характерным явлением для пустынной и полупустынной зон Казахстана, а в степях они случались сравнительно редко, так как травянистый покров препятствовал образованию пыли и выдуванию. Когда целинные земли были распаханы, пыльные бури участились, и через несколько лет в некоторых районах (особенно в Павлодарской области) вместо плодородной целины образовались бесплодные песчаные пространства.

Следует упомянуть еще об одной, особо острой в настоящее время, негативной стороне пыльных бурь — их роли в миграции солей. Интересные и ценные данные исследований по этой проблеме получены М. А. Орловой на примере низовьев р. Чу, где вынос солей ветром может достигать 723 т/км2, что составляет 47% от суммарного их поступления. Расчеты производились по метеостанции Уланбель, где в среднем бывает 20 дней в году с пыльными бурями при скорости ветра 12−25 м/с. Подсчитано, что с территории Уланбельской дельты площадью 800 км², ежегодно выносится в атмосферу до 583 тыс. т солей [21]. Преобладающий тип засоления — сульфатный и хлоридно-сульфатный.

Усыхание Аральского моря (местами Арал ушел от былых берегов на 100 км) образовало пустыню Аккум площадью 60 тыс. км2. С обнажившегося дна ветры разносят на 400−500 км миллионы тонн песка и едких солей. Посчитано, что с поверхности новой пустыни ежегодно поднимается в атмосферу около 140 млн. т песка, пыли и солей, которые оседают не только на полях Казахстана (Южно-Казахстанская, Кызылординская области), Каракалпакии, Узбекистана, но и достигают уже пределов Белоруссии и Литвы, где содержание солей в дождевой воде более чем в два раза, а непосредственно вблизи умирающего моря — в семь раз больше обычного [21].

Существует две классификации пыльных бурь [21]. Первая классификация по продолжительности делит бури на четыре категории:

• — кратковременные пыльные бури с небольшим ухудшением видимости; их длительность нередко несколько минут и связана с прохождением шквалов;
• — кратковременные с сильным ухудшением видимости; длительность от нескольких минут до нескольких десятков минут, облако пыли плотное, различной высоты;
• — длительные и пульсирующие бури с относительно небольшим ухудшением видимости; длятся от нескольких часов до нескольких суток;
• — длительные сильные бури с большим ухудшением видимости; имеют большую вертикальную мощность и значительную длительность — от двух-четырех часов до нескольких суток.

Вторая классификация основана на цвете и составе переносимой бурями пыли:

• — черные бури — свойственны целинным землям Казахстана, югу европейской части России, обладают черным цветом из-за чернозема;
• — бурые или желтые бури — из-за желто-бурых суглинков и супеси — бури Средней Азии: только за пять лет в Средней Азии (1951;1955) зарегистрировано 3 882 бури;
• — красные бури — выдуваются красноцветные породы того же состава, что и у желтых бурь, но окрашенные окислами железа;
• — белые бури — проходят перед обширными солончаками. Соли окрашивают пыль в белый цвет; сравнительно редки.

Желто-красные пыльные бури широко развиты в пустынных областях и часто имеют местные названия: самум, хамсин, хабуб, харматан, сирокко. Транспортирующая мощь «цветных бурь» огромна. Установлено, например, что хамсин, поднимая массы пыли в Сахаре, несет ее на высоте более трех-четырех километров в Южную и Среднюю Европу и даже на Урал.

ДРУГИЕ ОПАСНЫЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ.

Метели - это перенос снега ветром над поверхностью земли, при этом в нем участвуют как снег, отложенный на поверхности земли, так и снег, выпадающий из облаков.

В этой связи различают верховую метель, низовую и общую, сочетающую верховую и низовую [21]. Общий слой низовой метели простирается вверх не более чем на 1…3 м.

Под интенсивностью метели (кг/м-с) понимают количество переносимого ветром снега по всему слою снеговетрового потока (в килограммах) через один погонный метр поперечного сечения в единицу времени (в секунду). По максимальному снегопереносу Q, зависящему прежде всего от скорости ветра на высоте флюгера (10−15 м.

Сильные метели имеют много народных синонимов: снежная буря, вьюга, пурга, буран и др. Английское слово «близ-зард» употребляют иногда для обозначения интенсивной низовой метели при сильном ветре. При сильных снежных буранах, когда температура воздуха бывает ниже -50°С, а скорость ветра достигает 50 м/с, сколько-нибудь длительное пребывание человека вне укрытия, даже если он очень тепло одет, становится невозможным из-за неизбежного быстрого переохлаждения тела и практически полного отсутствия видимости. Кроме того, при таком ветре человек не может устоять на ногах, он будет свален с ног и занесен снегом.

В процессе метели происходит электризация снега. Напряженность электрического поля, вызванного сильными метелями, может достигать б… 10 кВ/м и более, чем объясняются часто наблюдаемые при метелях электрические разряды и световые эффекты.

В гидрометеорологии к особо опасным явлениям относятся метели продолжительностью более 12 часов при скорости ветра более 15 м/с.

На преобладающей части территории Казахстана метели наблюдаются повсеместно и ежегодно. Наибольшая длительность метели характерна для Центрального и Северного Казахстана, где в среднем за зиму отмечается от 30 до 60 дней и более с метелями.

Опасные снегопады, ливни, град - эти природные явления происходят часто при слабом ветре иди штилевой погоде. Все наиболее существенные осадки выпадают из облаков, перемещаемых ветром из одного региона планеты в другой. Ежедневно на Землю низвергается 800 млрд. тонн пресной воды в виде различных осадков. За год это составляет в среднем слой метровой толщины.

Сильные снегопады — засыпают дороги, резко затрудняют движение транспорта, являются причиной массового схода катастрофических лавин; сопровождаются разрушением сооружений, крыш домов, ломают деревья и т. д.

Кроме перечисленных бед, вызываемых снегопадами, можно привести еще некоторые опасные явления, которые представляют серьезную проблему, особенно в городах, — это ледопады и даже лавины с городских крыш, нередко приводящие к трагическим последствиям, гололед и снежные накаты на дорогах, порой парализующие движение городского транспорта.

Методы борьбы со снегом и льдом подразделяются на три типа; механические с использованием снегоочистительной техники; применение химических и абразивных веществ при расчистке дорог; термические меры воздействия.

Сильные дожди и ливни при определенных обстоятельствах могут иметь катастрофические последствия и принести огромный материальный ущерб.

К сильным дождям относятся также дожди, которые дали 30 мм и более осадков за 12 часов и меньшее время в селеопасных горных районах или 50 мм и более за 12 часов и меньшее время на остальной территории. Ливнями называют дожди, давшие 30 мм и более осадков в течение одного часа и за меньшее время.

При ливнях вода не успевает в значительной мере просачиваться в почву, образуя поверхностный сток, который в зависимости от рельефа местности вызывает наводнения на равнинных реках или селевые потоки в горах. В городах, где дождевая вода очень быстро накапливается из-за больших площадей асфальтовых покрытий, исключающих фильтрацию, ливневые потоки приносят ущерб коммунальному хозяйству, транспорту, энергетике, затапливая подвальные помещения, канализационную сеть, подземные кабели и т. п.

Наибольшее количество сильных дождей и ливней приходится на Южно-Казахстанскую, Апматинскую и Жамбылскую области. В среднем за год здесь наблюдается четыре-пять случаев этих явлений, а максимальное количество достигает 11−12. Количество осадков при дождях варьирует от 30 до 120 мм и более за 12 часов и менее [21].

Град — это осадки, выпавшие в теплое время года из мощных кучево-дождевых облаков в виде частичек плотного льда различных, иногда очень крупных размеров. Град всегда наблюдается при грозе, обычно вместе с ливневым дождем. Выпадение града может дать на земной поверхности покров высотой 20−30 см. Интенсивный град способен уничтожить посевы, вызвать гибель животных и даже людей [21] (напр., в 1943 г. на Северном Кавказе в Нальчике выпал град величиной с куриное яйцо, следствием чего явилась гибель двух тысяч овец; в Воронеже град разломал черепицу на крыше дома, пробил металлическую крышу автобуса; в 1961 г. в Северной Индии градина весом три килограмма убила слона).

Наиболее часто сильный град выпадает в Восточно-Казахстанской области (16 случаев за 18 лет). На территории бывших Чимкентской, Джамбулской, Алма-Атинской, Талды-Курганской и Семипалатинской областей такое явление отмечается один раз в два года (семь-восемь случаев за 18 лет).

Основной метод борьбы с градом — это его «расстреливание» из градобитных орудий с тем, чтобы вместо града на землю выпал дождь.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОПАСНОСТИ И СОЦИАЛЬНО-ЗНАЧИМЫЕ БОЛЕЗНИ.

Общие сведения. Окружающий нас мир делится на живой и неживой. Отличительной особенностью живых объектов является их способность расти и размножаться.

Живой мир очень разнообразен. Но есть одно общее очень важное свойство у всех живых существ — это их клеточное строение. Клетки являются кирпичиками, из которых состоят все живые существа, их ткани, органы и организмы в целом.

Клетка — наименьшая форма организованной живой материи, способная в подходящих для нее среде и условиях существовать самостоятельно. Клеточное строение живых объектов открыл англичанин Роберт Гук в 1665 г.

Растения, животные, люди являются многоклеточными, а микроорганизмы, как правило, существа одноклеточные.

Между различными живыми существами идет постоянная борьба. В этой борьбе человек не всегда выходит победителем.

Исходя из принципа целесообразности, господствующего в природе, можно утверждать, что все живые существа выполняют определенную предназначенную им роль. Но по отношению к человеку некоторые из них являются опасностями.

Биологическими (био от греч. bios — жизнь) называются опасности, происходящие от живых объектов.

Биологические опасности могут оказывать на человека различное действие — механическое, химическое, биологическое и др. Следствием биологических опасностей являются различные болезни, травмы разной тяжести, в том числе смертельные.

Носителями, иди субстратами, биологических опасностей служат все среды обитания (воздух, вода, почва), растительный и животный мир, сами люди, искусственный мир, созданный человеком, и другие объекты. Знание биологических опасностей — одно из условий успешной защиты человека от опасностей вообще и биологических в частности.

Все объекты живого мира можно условно разделить на несколько миров, а именно: микроорганизмы (Protista), грибы (Fundi, Mycetes), растения (Plantae), животные (Animalia), люди (Homo sapiens).

Наибольшую опасность для здоровья человека представляют микроорганизмы, вызывающие массовые заболевания людей, животных или растений.

События последних десятилетий свидетельствуют о том, что сосуществование человека и микроорганизмов вступило в новую стадию. Повсеместно и резко активизировались туберкулез и малярия, которые становятся одной из основных причин смерти. Распространяются как в нашей стране, так и во многих других странах такие хорошо известные болезни, как холера и дифтерия, угроза которых настолько высока, что породила термин «вновь возникающие старые инфекции». Выявлено более 30 новых болезней, среди которых геморрагическая лихорадка Эбола и ротавирусная инфекция. В международный обиход даже вводится термин «новые инфекции». Кризис еще более усугубляется растущей устойчивостью возбудителей инфекционных заболеваний к антибиотикам.

Инфекционные заболевания не могут быть побеждены в обозримом будущем, и мы должны от ложного сознания всемогущества человека приходить к признанию того факта, что с этими проблемами предстоит иметь дело весь период существования человечества. Поэтому нет никакой неожиданности в том, что 7 из 10 главных причин смертности в развивающихся странах являются инфекционные болезни [10].

Микроорганизмы - это мельчайшие, преимущественно одноклеточные существа, видимые только в микроскоп, характеризуются огромным разнообразием видов, способных существовать в различных условиях.

Микроорганизмы выполняют полезную роль в круговороте веществ в природе, используются в пищевой и микробиологической промышленности, при производстве пива, вин, лекарств.

Однако некоторые виды микроорганизмов являются болезнетворными, или патогенными. Они вызывают болезни растений, животных и человека. Такие болезни, как проказа, чума, тиф, холера, малярия и многие другие, в отдаленные времена уносили тысячи жизней, сея суеверия среди населения. Человечество долгое время не знало, что эти болезни вызываются микроорганизмами. Не было и средств борьбы с заразными болезнями. Поэтому инфекционные заболевания человека иногда приобретали массовое распространение, именуемое эпидемией или пандемией. А широкое распространение заразных болезней среди животных называется эпизоотией, среди растений — эпифитотией.

В 1348—1350 гг. в Старом Свете от эпидемии чумы погибло 7,5 млн. человек, т. е. почти половина населения, жившего в то время на территории Европы. Во время эпидемии чумы (1364 г.) в Москве в живых осталось так мало людей, что они не в состоянии были похоронить мертвых. На протяжении всего средневековья оспа, бактериальная дизентерия, сыпной тиф, проказа и грипп уносили тысячи человеческих жизней. Опустошительный характер носили и эпизоотические болезни, во время которых гибель животных достигала невероятных масштабов. Во многих городах Европы установлены даже памятники погибшим во время эпидемий. Эпоха великих бедствий ярко отражена и в литературных произведениях. Например, Дж. Боккаччо в «Декамероне» описал эпидемию во Флоренции. Великие утописты Томас Мор и Томмазо Кампанелла в своих произведениях много внимания уделяли проблемам защиты от инфекционных заболеваний.

Человечество настойчиво искало разгадку страшных болезней.

Древнегреческий ученый Демокрит (ок. 460−370 до н. э.) высказал предположение, что болезни вызываются крохотными организмами, проникающими в тело человека и животных.

Это гениальное предвидение подтвердилось лишь более двух тысяч лет спустя.

" Отец" медицины Гиппократ (ок. 460−377 до н. э.) внес значительный вклад в учение о происхождении болезней, создав теорию «болезнетворных миазмов» .

Аристотель (384−322 до н. э.) справедливо утверждал, что бешенство человеку передается через укус бешеных собак.

Гиппократовскую теорию «миазмов» поддерживал и самый выдающийся римский врач Клавдий Гален (ок. 130−200 до н. э.).

Знаменитый швейцарский медик Парацельс (1493−1541) считал, что возбудителями заразных болезней являются живые существа. В своих трудах он часто использует слово «вирус» .

Выдающийся итальянский ученый Дж. Фракасторо (1478−1553) также предполагал, что возбудителями болезней служат особые организмы, которые очень быстро размножаются. Фракасторо впервые описал ряд заболеваний животных: ящур, сап, оспу овец и др.

С древних времен и до XVII в. учеными разных стран и народов высказывалось много идей о причинах инфекционных заболеваний и способах борьбы с ними. Среди них были и гениальные догадки, о которых уже сказано, а также суеверия и схоластика.

Как мы уже знаем, многие исследователи прошлого предполагали существование мелких живых существ, проникающих в организм и вызывающих заболевания, но никто этих существ не видел.

Впервые их удалось выявить голландцу Антони ван Левенгуку. Это случилось в 1676 г., хотя первый микроскоп был построен еще в 1590 г. 3. Янсеном (Нидерланды). С этого времени началось деятельное изучение микроорганизмов.

Среди патогенных микроорганизмов различают бактерии, вирусы, риккетсии, спирохеты, простейшие.

Бактерии — широко распространенная в природе группа одноклеточных микроорганизмов. Бактерии вездесущи и выносливы. Они находятся в почве, воде, растениях, в организме человека и животных. Они могут существовать в самых разнообразных условиях, часто неблагоприятных для жизни других организмов. Некоторые бактерии обитают в залежах урановых руд и даже в воде ядерных реакторов. Их находили также в воде гейзеров с температурой около 100 °C и в вечной мерзлоте Арктики, где они пробыли более двух миллионов лет и не погибли. Бактерии играют огромную роль в формировании биосферы, в поддержании жизни на нашей планете, участвуя в круговороте энергии и веществ в природе.

В процессе жизнедеятельности бактерии образуют различные биологически активные вещества — ферменты, антибиотики, пигменты, летучие ароматические соединения, токсины и др.

Среди бактерий имеется относительно небольшое число видов, способных вызывать болезни человека, животных и растений. Потенциальная способность бактерий вызывать инфекционные заболевания называется болезнетворностью или патогенностью. Некоторые бактерии являются условно-патогенными, так как их болезнетворность зависит от ряда условий, в первую очередь от сопротивляемости организма, в котором эти бактерии находятся.

По форме бактерии делят на три группы; шаровидные (кокки), палочковидные (бактерии и бациллы) и извитые (вибрионы, спириллы). Размеры палочковидных бактерий могут быть от 1 до 8 микрометров (1 мкм равен тысячной доле миллиметра) в длину и от 0,5 до 2 мкм в ширину; средний диаметр шаровидных бактерий 0,5!!! мкм [30].

Большинство бактерий размножается делением. Для того чтобы бактерии могли расти и размножаться, среда их обитания должна содержать необходимые источники углерода, азота, энергии, определенный солевой набор, иметь оптимальную температуру. Для большинства патогенных бактерий она равна 37 °C, т. е. соответствует температуре тела человека. Скорость размножения бактерий в благоприятных условиях очень велика. Примерно каждые 20 мин бактерия делится, давая две дочерние клетки. Следовательно, из одной клетки, культивируемой в хорошей питательной среде, через десять часов образуется один миллион потомков. Если бы процесс размножения бактерий в питательной среде не был ограничен, то через 24 часа число потомков одной бактерии равнялось 1021 клеток, а их масса составила бы примерно 4 тыс. т [30]. В действительности же в питательной среде высокая скорость деления клеток наблюдается лишь небольшой период времени с момента внесения в нее бактерии. Это происходит потому, что очень быстро истощаются питательные вещества среды и в ней накапливаются продукты обмена, неблагоприятно действующие на бактерии. Скорость размножения патогенных бактерий в организме значительно меньше, чем в искусственной питательной среде.

На жизнедеятельность бактерий влияют температура, влажность, ультрафиолетовое и ионизирующее излучения. К низким температурам бактерии устойчивы, некоторые выживают даже при -190°С, а споры при -253°С. К высоким температурам бактерии высокочувствительны. Неспорообразующие бактерии погибают при температуре 60−70°С, спорообразующие при прогреве выше 100 °C. Разные виды бактерий по-разному переносят высушивание: одни (напр., гонококки) очень быстро погибают, другие в этих же условиях выживают. Так, палочка дизентерии при высушивании остается жизнеспособной 7 сут, дифтерии — 30 сут, брюшного тифа — 70 сут, туберкулеза — 90 сут, споры бацилл сибирской язвы — до 10 лет [30]. Бактерии погибают при ультрафиолетовом облучении, в том числе и при прямом солнечном свете.

Бактериальными заболеваниями, при которых в средние века погибали десятки миллионов людей, являются чума, холера, проказа и др.

Огромные потери народонаселения всегда были связаны с чумой. И хотя считается, что в наше время опасность чумы исчезла, отдельные ее рецидивы возникают то тут, то там.

В Казахстане сохраняются природные очаги чумы в Кызылординской, Атырауской, Западно-Казахстанской областях, в которых в летний период обостряется эпизоотическая обстановка. В 1999 г. чумой переболело 12 человек, из них один скончался (по данным АЧС).

Туберкулезные бактерии открыл Р. Кох в 1882 г., но окончательно эта болезнь не побеждена. Туберкулез в Казахстане является серьезной проблемой. В республике продолжается ежегодный рост уровня заболеваемости населения туберкулезом (табл. 42 [42]). Показатели заболеваемости туберкулезом (см. табл. 42) являются одними из самых высоких не только в Центральной Азии, но также в мире. К тому же в последнее время значительное развитие получили резистентные формы туберкулеза, которые вызывают высокий уровень потери трудоспособности и общей смертности. Так, в Казахстане на тысячу заболеваний приходится 116 смертей (к примеру, в России каждые 25 минут один человек умирает от туберкулеза).

По оценкам специалистов, в настоящее время в Казахстане болеет туберкулезом около 300 тыс. человек, при этом 70 тыс. -активной формой. В исправительно-трудовых учреждениях находится более 12 тыс. больных активной формой туберкулеза и заболеваемость в 65 раз выше, чем у остальной части населения [35].

Одним из источников туберкулезной инфекции являются сельскохозяйственные животные, пораженные туберкулезом. Всего по республике насчитывается 140 хозяйств, неблагополучных по заболеваемости туберкулезом крупного рогатого скота (Акмолинская, Костанайская, Северо-Казахстанская области).

Холера в Европу была занесена в1816г. До1917г.в России холерой переболело более 5 млн. человек, половина из них умерла [13]. Сейчас случаи возникновения холеры редки, но существует опасность завоза ее из-за рубежа (Иран, Пакистан, Индия и др.).

Однако для Казахстана эта опасность стала реальностью. В 1997 г. зарегистрировано 74 случая холеры, в том числе двас летальным исходом [35]. В результате несвоевременной локализации очагов в Южно-Казахстанской области допущен перенос инфекции за пределы области.

В настоящее время Южно-Казахстанская область является территорией повышенного риска заболевания холерой, что связано с наличием холерного вибриона в открытых водоемах, неудовлетворительным санитарно-гигиеническим состоянием населенных пунктов, в частности систем питьевого водоснабжения, значительными миграционными потоками из Узбекистана и Таджикистана.

В связи с этим Правительством Республики Казахстан утверждена целевая комплексная программа «Санитарная охрана границ Республики Казахстан от завоза особо опасных инфекций на 1998;2000 годы» (№ 93 от 11.02.98).

Вирусы (от лат. Virus — яд) — мельчайшие неклеточные частицы, состоящие из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК) и белковой ободочки. Они являются внутриклеточными паразитами, неспособными к жизнедеятельности вне живых клеток. Вирусные инфекционные болезни широко распространены. С древних времен известны бешенство, оспа, грипп и др.

По внешнему виду вирусы напоминают кубики, палочки, шарики, многогранники и нити. Размеры разных вирусов варьируют от 20 до нескольких сотен нанометров (1нм = Ю^мм). Для сравнения приведем величину самых мелких кровяных клеток — эритроцитов, равную 7 тыс.-8 тыс. нм, т. е. вирусы меньше эритроцитов в десятки и сотни раз.

Вирусы могут существовать в двух формах: внеклеточной и внутриклеточной. Вне клеток вирионы (вирусные частицы) не обнаруживают признаков жизни. Попав в организм, они проникают в чувствительные к ним клетки и переходят из покоящейся формы в размножающуюся. Начинается сложное и многообразное взаимодействие вируса и клетки, заканчивающееся образованием и выходом в окружающую среду дочерних вирионов. Вирусы способны «навязывать» свою генетическую информацию наследственному аппарату пораженной им клетки.

Распространенными заболеваниями остаются грипп и острые респираторные заболевания (ОРЗ), корь, вирусный гепатит, тропические лихорадки, герпес и другие вирусные болезни. В природе существует мало чисто человеческих вирусов; все они близки и аналогичны соответствующим вирусам животных.

Древние рукописи донесли до нас описания страшных эпидемий оспы, в которых погибло до 40% больных. Англичанин Э. Дженнер в 1796 г. предложил свой метод оспопрививания (вакцинации), положив тем самым начало борьбы с этим недугом. Но только в 1980 г. ВОЗ объявила о том, что оспа побеждена. Теперь детям, родившимся после 1980 г., не делают оспопрививания.

Бешенство или водобоязнь — смертельная болезнь человека и животных, известная с глубокой древности. Чаще всего бешенство бывает у собак. Болеют бешенством также волки, кошки, крысы, вороны и другие животные. Людям же бешенство передается в основном через укусы больных животных и даже при простом попадании слюны бешеного животного в раны на теле человека. Заболевшего человека вылечить от бешенства невозможно. Скрытый (инкубационный) период болезни тянется от 8 дней до года. Поэтому при любом укусе животного необходимо обращаться к врачу, так как единственным надежным средством против бешенства является прививка. Первая прививка против бешенства была сделана Луи Пастером в 1885 г. Ребенок, сильно покусанный бешеной собакой, не заболел.

Для Казахстана бешенство стало настоящим бичом. За 1996 г. за медицинской помощью обратилось 45 тыс. 383 человека, укушенных и обслюненных животными. Тринадцать человек из них погибли. Большая часть зараженных бешенством пришлась на Южно-Казахстанскую область, где зарегистрировано 8 летальных исходов (см.: Казахстанская правда. 1997. 27 февр.) В 1996 г. было исследовано 1 642 диких и домашних животных и у 517 из них обнаружено бешенство. В 1997 г. еще шесть человек стали жертвами коварного заболевания. Погибли две девочки, покусанные собаками.

В июне 1981 г. впервые из Нью-Йорка и Сан-Франциско было сообщено об участившихся случаях необычных инфекционных заболеваний и кожных опухолей у молодых мужчин. У лиц, пораженных инфекциями, обнаружили, кроме прочего, довольно редкую форму воспаления легких и поражения слизистой оболочки дрожжевым грибком. Заболевание заканчивалось смертью. Как выяснилось, у этих больных был резко ослаблен иммунитет (защитные свойства) организма. Они стали погибать от микробов, которые вызывают в обычных условиях лишь легкое недомогание. Болезнь назвали СПИД — синдром приобретенного иммунодефицита.

СПИД вызывается вирусом, который был открыт в 1983 г. биологами во Франции, а в 1984 г. он был идентифицирован исследователями в США и получил название ВИЧ — вирус иммунодефицита человека. Установлено, что вирус передается при переливании крови, нестерильными шприцами, половым путем, а также при вскармливании ребенка грудным молоком.

СПИД, как и другие венерические заболевания, типичная «болезнь поведения», но смертельная и пока еще неизлечимая. Если для распространения чумы на планете понадобилось 50 лет, то для СПИДа хватило и пяти. По оценкам ВОЗ в мире на декабрь 1997 г. около 30 млн. 600 тыс. (из них около 1 млн. дети до 15 лет) ВИЧ-инфицированных и умерло порядка 6,5 млн. человек (из них 1,5 млн. дети). Через год, т. е. на декабрь 1998 г., количество ВИЧ-инфицированных во всем мире достигло 39 млн. человек и порядка 12 млн. человек умерло. Это связано еще с тем, что инкубационный период у СПИДа очень великон может достигать десятки и более лет, хотя в большинстве случаев от момента попадания возбудителя в организм до появления признаков заболевания проходит 1−3 года [44]. По длительности инкубационного периода СПИД уступает лишь проказе. И в течение всего этого периода заразившийся человек, но еще не заболевший, а являющийся лишь носителем вируса, заразен для других людей.

В последнее время в Казахстане наметилась тенденция к росту ВИЧ-инфицированных больных, что наглядно видно из нижеприведенных данных: 1996 г. — 40 чел. 1997 г. — 462 чел. 1998 г. — 784 чел. 1999 г. — 1000 чел. 1 февраля 2000 г. — 1008 чел.

При этом наибольшее количество инфицированных находится в Карагандинской области, в частности в г. Темиртау -81% от всех ВИЧ-инфицированных в республике [35]. На 1 февраля 2000 г. зарегистрировано 29 больных СПИДом, количество умерших достигло 75 человек.

В Российской Федерации число ВИЧ-инфицированных превысило 11 тыс. человек, при этом ежедневно заражается около ста человек и до 70% больных — люди в возрасте до 30 лет. В Китае на число жителей 1 млрд. 200 млн. человек по оценочным данным инфицированных более 150 тыс. человек.

Приведенные статистические данные, по мнению экспертов, при этом еще занижены раз в 10.

СПИД называют «чумой XX века». Каждую минуту в мире заражаются ВИЧ-инфекцией около шести человек, при этом ежедневно — около 1 600 детей. До 80% всех заражений происходит через шприц. Лечение больных СПИДом требует значительных затрат — от 20 тыс. до 100 тыс. долларов в год. Однако в Казахстане на лечение одного больного тратится около 10 тыс. долларов в год.

Эпидемия гриппа описана Гиппократом еще в 412 г. до н.э. В XX в. были отмечены три пандемии (эпидемия высокой интенсивности, охватившая население страны, нескольких стран или континента) гриппа. В январе 1918 г. в Испании появились сообщения об эпидемии гриппа, получившей название «испанка». «Испанка» обошла весь мир, заразив около 1,5 млрд. людей, миновала лишь несколько затерянных в океане островов и унесла 20 млн. жизней — больше, чем погибло в первую мировую войну. В 1957 г. около одного миллиарда людей заболели «азиатским» гриппом, погибло более одного миллиона человек. В 1968;1969 гг. по планете Земля свирепствовал «гонконгский» грипп.

Число эпидемий гриппа, как ни странно, с каждым столетием возрастает. В XV в. зафиксировано четыре эпидемии, в XVII в. -семь, в XIX в. — уже 45 [13]. Почему до сих пор нет надежных прививок против гриппа? Оказывается, что вирус гриппа очень быстро изменяется. Не успели врачи сделать вакцину человеку против одной формы гриппа, как возбудитель болезни появляется уже в новом облике.

Какова вероятность встречи с вирусами? С возбудителями гриппа, кори, свинки, герпеса и различных ОРЗ контакты практически неизбежны (90−100%). С вирусами, вызывающими гепатит, краснуху, бешенство, полиомиелит, СПИД, встреч можно избежать. Так или иначе, но человек на протяжении всей жизни подвергается опасности заразиться и заболеть какой-либо вирусной инфекцией. Считается, что при средней продолжительности жизни 70 лет около семи лет человек болеет вирусными заболеваниями [30]. Отсюда понятно, что вирусы приносят огромный экономический ущерб. Подсчитано, что в среднем человек ежегодно сталкивается с двумя и более вирусными инфекциями, а всего за жизнь вирусы до 200 раз проникают в его организм. К счастью, далеко не все эти встречи заканчиваются болезнями, так как в процессе эволюции человеческий организм научился успешно справляться со многими вирусами.

Риккетсии — бактериоподобные микробы, вызывающие острые инфекционные болезни человека: эпидемический сыпной тиф, Ку-лихорадку, окопную лихорадку, брюшной сыпной тиф и др. Риккетсии слабо устойчивы в окружающей среде и быстро погибают под воздействием температуры 50−70°С и различных дезинфицирующих средств, но хорошо переносят высушивание (в высушенных вшах и их испражнениях сохраняются до двух месяцев и более). Эпидемический сыпной тиф и окопная лихорадка являются антропонозами, т. е. заболеваниями, которые встречаются только у человека. Остальные риккетсиозы — зоонозы; человек заболевает ими, подвергаясь нападению блох или клещей, в свою очередь заразившихся от больных животных. При Ку-лихорадке люди заражаются через загрязненные выделениями больных животных руки (у животноводов, ветеринаров), при употреблении сырого молока от больных коров, коз, овец.

Риккетсиозы у человека протекают в виде лихорадочных заболеваний различной тяжести. Болезнь начинается остро, сопровождается высокой температурой, головной болью, бессонницей, болями в мышцах и кожной сыпью. Характерны поражения стенок кровеносных сосудов и центральной нервной системы.

Спирохеты — тонкие спиралевидные бактерии, которые быстро погибают при нагревании до 60 °C. Патогенные спирохеты распространены повсеместно и обитают в почве, стоячих и сточных водах. Они вызывают возвратный тиф (передаются вшами или клещами), сифилис (половым или бытовым путем), лептоспироз (от животных и через водоемы, загрязненные мочой и испражнениями больных животных) и др.

Простейшие состоят из одной клетки. Чаще всего они обитают в водоемах. Виды простейших: амеба, радиолярия, грегарина, эвглена, трипаносома, миксоспоридия, парамеция, токсоплазма. Обычные размеры простейших 0,05…0,15 мм. Их можно видеть без микроскопа (глаз человека различает предметы размером до 0,1 мм). Размножаются делением каждые три часа.

Простейшие вызывают такие тяжелые заболевания, как малярия, сонная болезнь, токсоплазмоз и др.

Инфекционные болезни. Заболевания, вызванные болезнетворными микроорганизмами и передающиеся от зараженного человека или животного, называются инфекционными.

Инфекционные болезни могут возникать при наличии трех компонентов:

• — источника возбудителей инфекции (зараженный человек или животное);
• — факторов, обеспечивающих передачу возбудителей от зараженного организма к здоровому;
• — восприимчивых к инфекции людей. Возбудители наиболее опасных инфекций обладают рядом специфических особенностей:
• — эпидемичностью, т. е. возможностью массового заболевания на значительной территории за короткое время (напр., эпидемия гриппа 1957 г. с мая по октябрь практически охватила весь мир);
• — высокой токсичностью, т. е. мощностью поражающего действия, которая намного превосходит токсичность самых современных отравляющих веществ (напр., в 1 см³ суспензии вируса пситтакоза содержится 20 млрд. заражающих доз для человека);
• — контагиозностью, т. е. способностью передаваться от человека к человеку, от животного к человеку и так далее;
• — наличием инкубационного (скрытого) периода заболевания, достигающего в зависимости от вида возбудителя нескольких суток;
• — возможностью консервации микроорганизмов, обеспечивающей сохранение их жизнеспособности в высушенном состоянии в течение 5−10 лет и более;
• — дальностью распространения бактериального аэрозоля (имитаторы бактериологических рецептур при испытаниях проникали на расстояния до 700 км);
• — трудностью индикации — обнаружения возбудителя заболевания и определения его концентрации (время идентификации возбудителей достигает нескольких часов);
• — сильным психологическим действием на человека вследствие появления страха заболевания и паники.

Способность вызывать заболевания (патогенность) у разных микроорганизмов неодинакова. Она определяется способностью возбудителей внедряться в определенные органы и ткани, размножаться в них и выделять ядовитые вещества (токсины). К тому же человек имеет хорошую естественную защиту от болезнетворных микроорганизмов. Первая линия оборонынаша кожа. Но малейшая ранка открывает доступ микробам в организм. В носовой полости микроорганизмы задерживаются мелкими волосинками. В ротовой полости бактерии задерживаются слюной, в которой находится бактерицидное вещество, известное под названием лизоцим. Лизоцим имеется также в слезах. Он растворяет клеточные стенки ряда бактерий и уничтожает их. Но если микробам все-таки удается проникнуть в организм, то их ждет кислая среда желудка, уничтожающая большую часть микроорганизмов. Некоторые микробы все-таки проникают в кишечник. Здесь их ждет очередное препятствие — белые кровяные тельца (лейкоциты) способны активно захватывать и поглощать проникшие в организм инородные микробы. Некоторые ткани организма выделяют специальные сывороточные белки (антитела). В результате человек либо выздоравливает, либо вообще не заболевает. Таким образом, в организме вырабатывается иммунитет (невосприимчивость), имеющий строго специфический характер к данной инфекции.

Продолжительность подобного иммунитета различна. После кори, скарлатины, оспы он, как правило, пожизненный. А после гриппа, дизентерии — несколько месяцев или лет. Таким образом, у человека, перенесшего заболевание, создается активный естественный иммунитет, Отечественные и зарубежные ученые установили, что если в организм вводить микробы, убитые или специально подготовленные (живые вакцины) иди обработанные (химические вакцины), то после небольшого инкубационного периода в организме вырабатывается активный искусственный иммунитет.

В организм человека патогенные микробы попадают разными путями. Так возбудители:

• — кишечно-инфекционных болезней (брюшной тиф, паратифы, дизентерия и др.) распространяются через воду, пищевые продукты, а также мухами;
• — воздушно-капельных болезней (грипп, корь, дифтерия и др.) передаются от больного к здоровому преимущественно с воздухом (при кашле, чиханье, разговоре);
• — инфекционных болезней наружных покровов (кожи, видимых слизистых оболочек) передаются от больного человека или животного при непосредственном контакте и через предметы обихода (грибковые заболевания кожи и др.);
• — так называемых кровяных инфекций — сыпного тифа, возвратного тифа, клещевого и комариного энцефалитов, малярии и др. передаются от человека (животного) к человеку через кровососущих членистоногих переносчиков: вшей, комаров, клещей, москитов, слепней и др.

Такие отрицательные факторы, как голодание, однообразное нерегулярное питание, недостаток витаминов, белков в пище, переутомление, перегревание, переохлаждение, глистные и другие заболевания, ослабляют организм, способствуют более тяжелому течению болезни и возникновению осложнений.

Инфекционные болезни разделяются на антропонозы и зоонозы. Антропонозы — инфекционные болезни, распространенные только у людей, и человек заражается ими лишь от человека (брюшной тиф, дизентерия, холера, дифтерия, корь и др.) Зоонозы — инфекционные болезни животных, которыми могут заболеть и люди. Их возбудители передаются человеку различными путями: при контакте с больными животными — через поврежденную кожу и слизистые оболочки (сибирская язва, сап, ящур); при укусе больными животными или ослюнивании (бешенство); через кровососущих насекомых и клещей.

Патогенные микробы размножаются только в организме человека или животного. В воде, воздухе, предметах обстановки и т. д. микробы со временем погибают. Поэтому единственным источником возбудителей инфекционных болезней являются больные люди и животные или бациллоносители.

При возникновении очага инфекционного заболевания на зараженной территории вводится карантин или обсервация. Постоянные карантинные мероприятия в отношении людей, животных и растений осуществляются также таможнями на государственных границах.

Карантин — это система противоэпидемических и режимных мероприятий, направленных на полную изоляцию очага заражения от окружающего населения и ликвидацию инфекционных заболеваний в нем. Вокруг очага устанавливается вооруженная охрана, запрещается въезд и выезд, а также вывоз имущества. Снабжение карантинизированных производится через специальные пункты под строгим медицинским контролем.

Обсервация — это система изоляционно-ограничительных мероприятий, направленных на ограничение въезда, выезда и общения людей на территории, объявленной опасной, усиление медицинского наблюдения, предупреждение распространения и ликвидация инфекционных заболеваний. Она вводится при установлении возбудителей инфекций, не относящихся к группе особо опасных, а также в районах, непосредственно соприкасающихся с границей карантинной зоны [26].

Краткая характеристика возбудителей основных инфекционных заболеваний и сроки обсервации и карантинизации приведены в таблице 43 [26].

Введение

и снятие карантина и обсервации производится по указанию местных органов власти.

Меры профилактики при инфекционных болезнях. Лечение больных проводят в инфекционных больницах или инфекционных отделах больниц, а в некоторых случаях (напр., острые респираторные заболевания) и дома. При этом обязательным условием является соблюдение строгого противоэпидемического режима.

Для профилактики зоонозов выявляют и изолируют или уничтожают больных животных, проводят дезинфекцию мест содержания скота, борьбу с грызунами, кровососущими насекомыми, профилактические прививки лицам, работающим с животными и др.

Для предупреждения кишечных инфекционных болезней осуществляют выявление, изоляцию и лечение больных и бактерионосителей, борьбу с мухами. Важно соблюдать правила приготовления, хранения и транспортировки пищевых продуктов. Следует обязательно мыть руки с мылом перед едой, после посещения уборной, мыть фрукты и овощи перед употреблением, кипятить молоко, пить только обеззараженную (кипяченую) воду.

Для предупреждения распространения воздушно-капельных инфекций необходимо изолировать больного, проветривать и делать влажную уборку помещения, при уходе за больным пользоваться четырехслойной марлевой маской, больной же должен при разговоре, кашле, чиханье прикрывать рот и нос платком.

Для профилактики кровяных инфекционных болезней выявляют и изолируют заболевших, проводят наблюдение за лицами, общавшимися с ними, организуют борьбу с кровососущими насекомыми, защиту людей от их укусов, используя механические средства защиты (защитные сетки, полог, спецодежду) и отпугивающие средства.

Для профилактики инфекционных болезней наружных покровов проводят выявление и лечение больных. Необходимо строго соблюдать гигиенический режим — индивидуальное постельное и нательное белье, полотенца и др. При сибирской язве, сапе, ящуре и др. основное значение имеют санитарно-ветеринарные мероприятия.

В целях профилактики многих инфекционных болезней делают предохранительные прививки.

В Казахстане ведется планомерная и систематическая борьба с инфекционными болезнями. Практически искоренены такие заболевания, как возвратный тиф, чума, натуральная оспа и др. Резко снижена заболеваемость многими инфекциями.

Другие биологические опасности - это разновидности грибов, животных и растений, обладающие ядовитыми свойствами и вызывающие отравления или даже смерть при контакте с ними или при случайном употреблении в пищу.

Ядовитые животные — животные, в теле которых вырабатываются вещества, ядовитые для человека и животных. Среди них различают пассивнои активно-ядовитых. Первые, как правило, не имеют ядовитых органов (желез), а также органов активного нападения. Их ядовитость носит скрытый характер и проявляется только при раздавливании или поедании животного. Например, для человека известную опасность представляют некоторые виды жуков (нарывники, шпанки, майки, синекрыл). При раздавливании жуков и попадании ядовитых секретов на кожу человека развиваются дерматиты, а при их проглатывании — отравления. Гусеницы некоторых бабочек (походные шелкопряды, волнянки и др.) также могут вызывать местные поражения кожи. При попадании на кожу человека «жгучих» волосков, которые содержат секрет ядовитых желез, находящихся в кожных покровах гусеницы, появляется краснота, сопровождаемая сильным зудом, а при расчесывании образуются язвочки. Попадание волосков в глаза вызывает явления конъюнктивита, на слизистую оболочку рта — стоматита.

Ядовитые свойства некоторых рыб проявляются только при употреблении их в пищу без соблюдения соответствующих мер предосторожности. Например, икра маринок (водится в реках Казахстана) может вызвать тяжелое отравление, если ее употреблять в пищу без длительной термической обработки. Ядовита также черная пленка, выстилающая брюшную полость маринок.

У активно-ядовитых животных имеются специальные органы, выделяющие ядовитые вещества, которые у большинства видов связаны с органами нападения и защиты. Из животных этой группы наиболее известны змеи. К ним относятся ядовитые для человека гадюки (эфа, гюрза, обыкновенная гадюка и т. д.), а также кобра и щитомордники. Яд змей всасывается очень быстро, и первая помощь эффективна только в том случае, если оказана немедленно. В первые 30 минут необходимо ввести специфическую сыворотку «антигюрза», которая эффективна от укуса всех гадюк (кроме эфы) и щитомордника, или «антикобра». В случае укуса, до введения сыворотки, пострадавшему необходимо обеспечить покой, на укушенную конечность наложить шину, дать обильное питье. Разрез в месте укуса и отсасывание яда ртом эффективны только в том случае, если применены в течение одной минуты после укуса.

К активно-ядовитым животным относятся также некоторые виды рыб (морской ерш, морской дракон, хвостокол и др.), а также медузы и актинии.

Ядовиты для человека многие виды членистоногих: сколопендра (крупная до 20 см многоножка), пауки (каракурт и тарантул), скорпион, осы (шершень, обыкновенная оса и др.), пчелы.

Укус сколопендры сопровождается сильной болью, а место укуса припухает. Укус каракурта безболезнен. Ядовита только самка. Наиболее часты случаи укусов людей весной и летом. Яд каракурта действует на центральную нервную систему. Через 5−10 минут возникает резкая боль, распространяющаяся по всему телу. Больной испытывает безотчетный страх, не может стоять на ногах, у него поднимается температура, повышается кровяное давление. Такое состояние длится до 12 дней и возможен смертельный исход без своевременно начатого лечения. Опасность укуса тарантула сильно преувеличена: на месте укуса наблюдается только местная реакция. Укус скорпиона болезнен, сопровождается сильным отеком, покраснением кожи. В течение первого часа развиваются судороги, затрудняется дыхание, глотание, речь. Появляются боли в области сердца, озноб, тошнота, одышка. Наиболее опасны для человека из осообразных и пчелиных насекомых укусы ос. Укол, наносимый осами, сопровождается жгучей болью, на его месте возникает очаг воспаления, иногда отек. Местные явления исчезают через несколько часов или дней, при повышенной чувствительности возможен анафилактический шок. Наиболее тяжелые последствия возникают при ужалении слизистых оболочек рта, когда осы случайно попадают в рот (с фруктами или вареньем). Развивающийся в таких случаях отек может распространиться на зев и гортань и вызвать удушье.

Ядовитые растения — растения, вырабатывающие и накапливающие в период вегетации ядовитые вещества, способные вызвать отравление человека и животных. Известно более 10 тыс. видов ядовитых растений, распространенных практически повсеместно [30]. Некоторые ядовитые растения используют для приготовления лекарственных средств, например, белену, красавку, наперстянку и др. Наиболее ядовитыми растениями являются болиголов (потеря кожной чувствительности, угнетение дыхания, возможна смерть от удушья), вех ядовитый или цикута (быстро наступает бессознательное состояние, появляются судороги, пена изо рта, смерть наступает от остановки дыхания), белена и дурман обыкновенный (галлюцинации, бред, возможна смерть от удушья вследствие паралича дыхательного центра и сосудистой недостаточности), аконит джунгарский (тошнота, рвота, чувство жжения, онемение губ, языка, конечностей, головокружение, нарушение зрения и слуха, потеря сознания, смерть от паралича дыхания в первые один-три часа) и многие другие.

Грибы — обособленная группа низших растений, лишенных хлорофилла и питающихся готовыми органическими соединениями. Понятие «грибы» объединяет свыше 100 тыс. видов, значительно различающихся размерами (от невидимых простым глазом до нескольких десятков сантиметров), формой, способом питания и другими свойствами [30]. Патогенные грибы вызывают болезни растений, животных и человека. Употребление ядовитых грибов приводит к пищевым отравлениям человека, нередко завершающимся даже смертью (бледная поганка, мухоморы, сатанинский гриб, ложный серный опенок). Паразитический гриб фитофтора поражает картофель, обрекая население на голод. Опасен гриб-паразит спорынья. Он растет на колосьях ржи, содержит знаменитый и очень опасный наркотик ЛСД. У человека вызывает тяжкое заболевание — антонов огонь.

Клещи — группа беспозвоночных животных класса паукообразных. Известно свыше 10 тыс. видов клещей, распространенных повсеместно [30]. Сами по себе клещи не ядовиты, но кровососущие их виды являются переносчиками возбудителей ряда болезней человека, например, клещевого энцефалита, клещевого сыпного тифа, марсельской лихорадки, Ку-лихорадки, туляремии и некоторых других болезней.