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科学生活:生态环境与人体健康
发布时间:2020-11-15 07:23
 

  自然因素对生态环境的破坏,给人类生命财产可能会带来巨大损害,甚至爆发疾病流行。但自然因素对生态环境的破坏,常具有明显的地域性,发生频率相对较低。人为因素如环境污染对人类生态系统的破坏则更为严重。它能造成各种规模性的急、慢性毒害事件,增加人群癌症发生率,甚至对子孙后代发育与健康带来严重影响。环境污染对生态的破坏没有国界,它不仅影响自身的国家,而且还可能对全球生态环境产生影响。

  一、环境污染主要有大气污染;水污染;土壤污染;居室污染等。

  二、污染源主要有煤燃烧,释放出一氧化碳、二氧化硫、烟尘等有害物;机动车辆排放废气,主要含氮氧化合物、一氧化碳、铅的气态化合物等有害气体;工业“三废”,即废气、废水、废渣;生活废水和垃圾;化肥、农药的大量使用;建筑装潢装饰材料中所含的有害物质的释放等。

  大气中的CO2和水蒸气能够吸收地表射出的波长较长的辐射,从而对地球起到保温的作用,这相同于人工温室作用,从而对地球起到保温的作用,故称温室效应(Greenhouse Effect)。当地球表面大气中具有温室效应的气体如CO2、N2O、O3、CFC(chloro fluoro carbons 氯氟烃类)等含量增加,使地球气温可能上升。有人测定世界产业革命前,大气中CO2浓度仅为503毫米/米3,到1990年 CO2浓度已达634毫米/米3,增加约26%。据测算,到21世纪中叶,CO2浓度可达产业革命前的一倍,全球全年平均气温比现在可能要高1.5~4.5℃。气候变暖将使年平均降雨量增加,冰雪覆盖陆地面积缩小。而温度如果继续升高,将使海洋水位增高,淹没大陆。目前这个问题尚有争论。

  气候变暖使得某些经生物传染媒介传播和在热带流行的疾病如疟疾,登革热、黄热雨、维虫病、乙型脑炎、麻疹等发病率增加,流行期延长,流行地域向寒冷地区扩展。

  (1)臭氧层的存在:在离地面20千米~25千米的高空,覆盖着一层臭氧含量高达0.1%的稀薄大气,称为臭氧层。

  (2)臭氧层的作用:氧分子受强烈日光辐射,特别是短波紫外线照射而生成臭氧。反过来,臭氧又能吸收波长小于340纳米的紫外线,将臭氧又分解为氧原子和氧分子,使臭氧层中的臭氧始终保持一种动态平衡。臭氧层能吸收大部分来自太阳辐射中有害的、影响人类生活和生存的短波紫外线%,人群鳞状细胞癌发生率可能会增加2%~3%,人类的皮肤癌患者也将增加2%。污染区人群呼吸道疾病和眼睛炎症的发病率指数会增高。由于一切生物的遗传基因的物质基础DNA都易受紫外线的影响,因而臭氧层的破坏会严重影响到动植物的生殖繁衍。

  (1)酸雨定义:酸雨是指气态污染物、飘尘和大气中的云雨结合形成的雨雪或其他形式的大气降水。通常雨水呈弱酸性,因为它能吸收二氧化碳而生成碳酸,其pH值约为6。雨水的这种微弱酸性可溶解地壳的矿物质,供给植物吸收,有营养作用,这种酸性是正常的。环境科学研究的是由于人类活动的影响,pH值降至5.6以下的酸性降水。

  (2)酸雨成因:通常认为由于煤炭、石油等燃料燃烧放出的二氧化硫及氮氧化物,是酸雨形成的主因。这些气体可以是当地排放的,也可以是从远处迁移来的,它们被释放入大气后,在阳光和飘尘(催化)作用下,经历各种大气化学和大气物理过程,成为酸雨降落地面,因而酸雨的化学组成是很复杂的,其只要成分为硫酸和硝酸。空气中的金属离子,颗粒物可能成为酸性组成形成的催化剂和气溶核心。

  (3)酸雨危害:酸雨使土壤、湖泊、河流酸化,抑制土壤中有机物的分解和氮的固定,使固氮菌减少,淋洗掉与土壤团粒结合的钙、镁、钾等营养元素,使土壤贫瘠,影响肥力,植物叶片可能萎缩,叶绿素含量降低,光合作用受阻,对植物角质层的破坏,妨碍植物道孔细胞正常机能,对植物细胞的毒害还会影响受精发育过程,影响森林、植被生态平衡。 酸雨还能使水生物减少甚至绝迹;酸雨与大气中的烟雾结合形成酸雾,其酸性和腐蚀能力大增,使建筑物和各种裸露材料受损害,如大理石、汉白玉、砂岩等都能被腐蚀;酸雨还能加速金属材料的腐蚀;对油漆、橡胶也产生破坏作用,可导致铁轨、桥梁、汽车、电缆等设施的使用寿命缩短。酸雨形成前大气中的酸雾对人体健康可产生直接伤害。酸雨本身带有的金属毒物和经酸化从土壤中溶出的金属毒物,进入水体和食物,对人群健康构成十分重要的潜在危害。对农作物直接损害将会产生难以估量的社会危害及经济损失。

  空气中可自然沉降的颗粒物称降尘,而悬浮在空气中的粒径小于100微米的颗粒物通称总悬浮颗粒物(TSP),其中粒径小于10微米的称可吸入颗粒物(PM10)。可吸入颗粒物因粒小体轻,能在大气中长期飘浮,飘浮范围从几公里到几十公里,可在大气中造成不断蓄积,使污染程度逐渐加重。可吸入颗粒物成份很复杂,并具有较强的吸附能力。

  可吸入颗粒物随人们呼吸空气而进入肺部,以碰撞、扩散、沉积等方式滞留在呼吸道不同的部位,粒径小于5微米的多滞留在上呼吸道。滞留在鼻咽部和气管的颗粒物,与进入人体的二氧化硫(SO2)等有害气体产生刺激和腐蚀粘膜的联合作用,损伤粘膜、纤毛,引起炎症和增加气道阻力。持续不断的作用会导致慢性鼻咽炎、慢性气管炎。滞留在细支气管与肺泡的颗粒物也会与二氧化氮等产生联合作用,损伤肺泡和粘膜,引起支气管和肺部产生炎症。长期持续作用,还会诱发慢性阻塞性肺部疾患并出现继发感染,最终导致肺心病死亡率增高。

  悬浮颗粒物还能直接接触皮肤和眼睛,阻塞皮肤的毛囊和汗腺,引起皮肤炎和眼结膜炎或造成角膜损伤。

  一氧化氮、二氧化氮等氮氧化物是常见的大气污染物质,能刺激呼吸器官,引起急性和慢性中毒,影响和危害人体健康。

  氮氧化物中的二氧化氮毒性最大,它比一氧化氮毒性高4-5倍。大气中氮氧化物主要来自汽车废气以及煤和石油燃烧的废气。氮氧化物主要是对呼吸器官有刺激作用。由于氮氧化物较难溶于水,因而能侵入呼吸道深部细支气管及肺泡,并缓慢地溶于肺泡表面的水分中,形成亚硝酸、硝酸,对肺组织产生强烈的刺激及腐蚀作用,引起肺水肿。亚硝酸盐进入血液后,与血红蛋白结合生成高铁血红蛋白,引起组织缺氧。在一般情况,当污染物以二氧化氮为主时,对肺的损害比较明显,二氧化氮与支气管哮喘的发病也有一定的关系;当污染物以一氧化氮为主时,高铁血红蛋白症和中枢神经系统损害比较明显。

  二氧化硫是一种常见的和重要的大气污染物,是一种无色有刺激性的气体。二氧化硫主要来源于含硫燃料(如煤和石油)的燃烧;含硫矿石(特别是含硫较多的有色金属矿石)的冶炼;化工、炼油和硫酸厂等的生产过程。

  (1)刺激呼吸道。二氧化硫易溶于水,当其通过鼻腔、气管、支气管时,多被管腔内膜水分吸收阻留,变成亚硫酸、硫酸和硫酸盐,使刺激作用增强。

  (2)二氧化硫和悬浮颗粒物的联合毒性作用。二氧化硫和悬浮颗粒物一起进入人体,气溶胶微粒能把二氧化硫带到肺深部,使毒性增加3-4倍。此外,当悬浮颗粒物中含有三氧化二铁等金属成分时,可以催化二氧化硫氧化成酸雾,吸附在微粒的表面,被代入呼吸道深部。硫酸雾的刺激作用比二氧化硫约强10倍。

  (3)二氧化硫的促癌作用。动物实验证明10毫克/米3的二氧化硫可加强致癌物苯并[a]芘(Benzo(a)pyrene;3,4-Benzypyrene)的致癌作用。在二氧化硫和苯并[a]芘的联合作用下,动物肺癌的发病率高于单个致癌因子的发病率。此外,二氧化硫进入人体时,血中的维生素便会与之结合,使体内维生素C的平衡失调,从而影响新陈代谢。二氧化硫还能抑制和破坏或激活某些酶的活性,使糖和蛋白质的代谢发生紊乱,从而影响机体生长发育。

  一氧化碳是一种无色、无味、无臭、无刺激性的有毒气体,几乎不溶于水,在空气中不容易与其它物质产生化学反应,故可在大气中停留很长时间。如局部污染严重,可对健康产生一定危害。一氧化碳属于内窒息性毒物。空气中一氧化碳浓度到达一定高度,就会引起种种中毒症状,甚至死亡。

  一氧化碳是煤、石油等含碳物质不完全燃烧的产物。一些自然灾害如火山爆发、森林火灾、矿坑爆炸和地震等灾害事件,也能造成局部地区一氧化碳的浓度增高。吸烟也被认为是一氧化碳污染来源之一。

  随空气进入人体的一氧化碳,在经肺泡进入血液循环后,能与血液中的血红蛋白(Hb)等结合。一氧化碳与血红蛋白的亲和力比氧与血红蛋白的亲和力大200-300倍,因此,当一氧化碳侵入机体后,便会很快与血红蛋白合成碳氧血红蛋白(COHb),阻碍氧与血红蛋白结合成氧合血红蛋白(HbO2),造成缺氧形成一氧化碳中毒。当吸入浓度为0.5%的一氧化碳,只要20-30分钟,中毒者就会出现脉弱,呼吸变慢,最后衰竭致死。这种急性一氧化碳中毒,常发生在车间事故和家庭取暖不慎时。

  水污染是指进入水体的污染物含量超过水体本地值和自净能力,使水质受到损害,破坏了水体原有的性质和用途。水污染主要来自工业废水、生活污水、农业废水等,由人类活动引起的。水污染是水污染可分为病原体污染、需氧物质污染、植物营养物质污染、石油污染、热污染、放射性污染、盐类污染、有毒化学物质污染等。有些污染物是可以用肉眼看出来的,例如水污染后,有飘浮物、水变颜色、有异味等,而有些污染物则需要测定。

  水污染对人体健康造成的危害是严重的,其中包括:慢性中毒和急性中毒。水体受化学毒物污染后,通过饮用水或食物链便会造成中毒,入甲基汞中毒(水俣病)、镉中毒(痛痛病)、砷中毒、氰化物中毒、农药中毒等。

  土壤污染会使污染物在植物体中积累,并通过食物链富集到人体和动物体中,危害人畜健康,引发癌症和其他疾病等。

  目前,我国对这方面的情况仍缺乏全面的调查和研究,对土壤污染导致污染疾病的总体情况并不清楚。但是,从个别城市的重点调查结果来看,情况并不乐观。我国的研究表明,土壤和粮食污染与一些地区居民肝肿大之间有明显的关系。广西某矿区因污水浇灌稻田使稻米的含镉浓度严重超标。当地居民长期食用这种“镉米”后已经开始出现腰酸背疼和骨节痛等“痛痛病”的症状。经过骨骼透视后确定,已经达到“痛痛病”的第三阶段。广州市某污水灌区的癌症死亡率比对照区(清水灌溉区)高10多倍。沈阳某污水灌区的癌症发病率比对照区(清水灌溉区)也高10 多倍。其他城市也有类似的零星报道。

  1、建筑装潢装饰材料中所含有害物质的污染:各种新型木质建材如胶合板、油漆、涂料、粘合剂等会不断释放出甲醛。甲醛为细胞原浆毒物,可经呼吸道、消化道及皮肤吸收,对皮肤有强烈的刺激作用,可引起组织蛋白的凝固、坏死,对中枢神经系统有抑制作用,也是肺致癌物。装修中使用的各种溶剂、粘合剂可造成苯、甲苯、二甲苯、三氯乙烯等挥发性有机物的污染。

  2、厨房污染:炊事燃烧时各种燃料在供氧不充分条件下不完全燃烧,生成大量多环芳烃,在400℃~800℃下芳香烃逐渐聚合或环化,生成的苯并[α]芘是强致癌物。烹调加工过程中,烹调油在270℃高温下分解,其烟雾中含有多环芳烃如苯并[α]芘、苯并蒽,而食用油与鱼、肉等食品一起在高温下能生成烃类、醛类、羧酸、杂环胺等200多种物质,其遗传毒性远大于苯并[α]芘。

  3、卫生间、下水道散发出的硫化氢、甲硫醇等也会使人发生慢性中毒反应。

  5、“电子雾”污染:空调、彩电、计算机、冰箱、复印机、移动电话、对讲机等电子产品在使用中都不同程度地产生电磁波—“电子雾”。“电子雾”会使人头痛、疲乏、神经质、睡眠不安,影响儿童发育。

  2、饮水不洁或缺水,造成水质病患的流行和传播。如氟骨病、传染性肝炎等。

  各行业由于小环境的影响有不同的职业病,如矿石粉尘引起的硅肺;某些化工厂由一氧化碳、烟雾引发的心绞痛;雷达、射频设备等引起的电磁辐射病(白内障、心律不齐、神经衰弱、失眠、脱发等)。

  指发生在某一特定地区,同当地自然环境有密切关系的疾病。地方病在该地区往往流行年代久远,且患者病变有共同特征,由环境的化学和生物效应引起。如一个地区碘元素分布异常,可引起地方性甲状腺肿大或地方性克汀病;氟元素过多可引起地方性氟中毒;还有克山病、大骨节病、水俣病、痛痛病等地方病。

  1、工业的合理布局:工厂企业是环境污染的重要排放源。如果工厂布局合理,大气污染能较快地“稀释”和“扩散”,就有可能不造成大的危害。已造成污染的企业,应搞好工艺改革,对“三废”进行处理,变废为宝。努力把“三废”消灭在生产过程中;采取经济有效的消烟除尘、污水净化等治理措施,积极进行“三废”的综合利用,化害为利,使“三废”少产生或不产生,必须排放的污染物要达到国家规定的标准。工厂区与生活区要有一定的距离,要尽可能留出空地植树造林。

  2、 改善燃料结构,开发新能源:要逐步推广使用天然气、煤气和石油液化气,改变目前我国以煤为主的燃料结构;运用低硫燃料对重油和煤炭进行脱硫处理,改善燃料品质;开发和利用太阳能、氢燃料、地热等新能源。

  5、科学用肥。为防止农药污染,应积极发展高效低毒、低残毒农药,推广综合防治和生物防治,合理利用污水灌溉,以防止土壤和农作物的污染。

  6、大力开展城乡的爱国卫生运动,进行垃圾粪便的无害化处理,搞好环境卫生,积极开展卫生和环境保护方面的宣传教育,把有关科学知识交给群众,培养良好的卫生习惯和美德,并采取有力措施,教育群众不随地吐痰、随地大小便,乱倒乱泼垃圾污水等,大力宣传戒烟的好处,禁止在公共场所吸烟。

  (二)、绿化造林是治理污染比较经济且有效的措施,其作用主要表现为:绿化,特别是在城市、工厂区大力提倡植树造林,对保护环境、美化环境起着重要作用。由于绿色植物有制造氧气、吸收二氧化碳和其他有害气体,过滤灰尘,杀死病菌等功能,故可净化大气,还可调节城市气候,减弱噪音,防止风沙以及保持生态平衡等,好处很多。因此要积极搞好植树造林,绿化祖国的工作。

  1、树木对空气有过滤作用,当空气流过茂密的丛林时,风速降低,气流中携带的颗粒较大的烟尘、粉尘及尘暴粒子就会沉降下来。又由于树叶上生有绒毛,有的还分泌有粘液和油脂,能吸附大量的飘尘。这些吸附灰尘的叶片经过雨水的冲洗后,其拦截、过滤尘埃的功能又得以恢复。

  2、植树对空气中的CO2含量有调节作用。据测定,每一城市居民有10m2~15m2林地面积,就可以维持大气成分的新陈代谢平衡。

  3、大片树林根植土壤,可以保持土壤不流失或少流失,进一步控制、减缓沙漠蔓延速度。

  除了技术上对环境污染进行治理外,还应通过一系列行政手段,执行环境保护法法令,奖惩分明,对违反法律,污染和破坏环境,危害人民健康的单位给以法律制裁,是对环境保护的一项重要保证。加强环境质量的管理工作,以保证在发展生产的同时,环境质量长久持续地得以控制。进行环境质量管理,要严格执行国家环境质量标准、污染物排放标准,从而使污染问题得到解决。

  (四)强化环保意识。工作、生活中要持科学、讲卫生的积极态度,为保护人类健康,造福子孙后代为已任。

  (一)减量。减量是从省资源、少污染角度提出的要在保证产量的情况下减少原材料用量,其有效途径之一是提高转化率、减少损失率。减少“三废”排放量,“三废”排放必须在排放标准值以下。

  (二)重复使用。这是降低成本和减废的需要。诸如化学工业过程中的催化剂、载体等,从开始设计就应考虑重复使用,避免过度浪费,造成环境污染。

  (三)回收。回收可以有效实现“省资源、少污染、减成本”的要求。回收包括:回收未反应的原料、副产物、助溶剂、催化剂、稳定剂等未反应试剂。

  (四)再生。再生是变废为宝,节省资源、能源,减少污染的有效途径。它要求化工产品生产在工艺设计中应考虑到有关原材料的再生利用。

  (五)拒绝使用。拒绝使用是杜绝污染的最根本办法。它是指对一些无法替代,又无法回收、再生和重复使用的毒副作用、污染作用明显的原料,拒绝在化学过程中使用。环境污染对人类生态环境的破坏,从而导致对人类健康的危害将是十分严重的。保护人类生态环境,是减少人类疾病发生和增进人类健康的重要而长期的任务。 (杨玉辉 梁锋)


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