Единицы живого: мая 2012

вторник, 29 мая 2012 г.

Legionella pneumophila

Legionella pneumophila — грамотрицательная, подвижная палочковидная бактерия рода Legionella, возбудитель легионеллёза ("болезнь легионеров"), название получила из-за вспышки заболевания в 1976 г. среди делегатов съезда Американского легиона в гостинице, расположенной в Филадельфии. Возбудитель отнесён ко II группе патогенности.

Подвижные (имеется жгутик, расположенный монотрихиально) прямые или слегка искривлённые палочковидные бактерии размером 3 х 0,5-0,7 мкм. Грамотрицательные, спор и капсул не образуют. На препаратах располагаются одиночно и небольшими скоплениями.

Факультативный анаэроб, растёт на куриных эмбрионах, культурах клеток человека и обогащённых питательных средах (казеиново-угольный агар КУА, казеиново-дрожжевой агар, агар BCYE-α). Необходимыми факторами роста являются цистеин и железо. Не растёт на простых питательных средах. Оптимальная температура роста- 35-37*С, на искусственных питательных средах развивается медленно. Колонии округлые, выпуклые с лёгкой опалесценцией. Образует β-лактамазы, каталазу, вызывает гидролиз гиппурата.

L. pneumophila обитает в тёплых пресных водоёмах и является внутриклеточным паразитом некоторых простейших. У инфузорий рода Tetrahymena при захвате клеток L. pneumophila не происходит переваривание клеток, живые L. pneumophila выделяются в окружающую среду в виде пакетов. В клетках простейшего Hartmanella vermiformes лизосома с клетками L. pneumophila окружается шероховатым эндоплазматическим ретикулумом . Внутриклеточное размножение L. pneumophila в клетках простейших играет определённую роль в формировании биоплёнок. Бактерия приспособилась существовать в системах водоснабжения, в особенности подогреваемых (например системах кондиционирования воздуха). L. pneumophila выживает в подобных биотопах благодаря способности к образованию биоплёнок, а также способности выживать после термообработки и потреблять остатки других микроорганизмов, убитых нагреванием. Бактерия также является внутриклеточным облигантным паразитом человека, вызывая легионеллёз.

L. pneumophila патогенна для человека, вызывает легионеллёз — сапронозную бактериальную инфекцию человека. Механизм передачи- аспирационный. Источником заражения являются бытовые водонагревательные приборы, системы кондиционирования воздуха, заражённый человек контагиозностью не обладает. L. pneumophila размножается внутри макрофагов, избегая лизиса при фагоцитозе. L. pneumophila ингибирует супероксиддисмутазы моноцитов, фаголизосомы человека, наполненные L. pneumophila, сливаются с шероховатым ЭПР, а также патоген влияет на антигенпрезентирующую функцию. L. pneumophila индуцирует апоптоз и активацию каспаз. Возбудитель также индуцирует синтез Интерлейкина-8 эпителиоцитами лёгкого человека. Фактором патогенности также является способность к синтезу цитотоксических глюкозилтрансфераз Lgt. К легионеллёзу предрасположены лица с пониженным иммунным статусом, есть наблюдения о связи предрасположенности к легионеллёзу с пониженной функцией активации комплемента.

Антропогенное воздействие на атмосферу

Атмосферный воздух выполняет и сложнейшую защитную экологическую функцию, предохраняя Землю от абсолютно холодного Космоса и потока солнечных излучений. В атмосфере идут глобальные метеорологические процессы, формируются климат и погода, задерживается масса метеоритов.

Атмосфера обладает способностью к самоочищению. Оно происходит при вымывании аэрозолей из атмосферы осадками, турбулентном перемешивании приземного слоя воздуха, отложении загрязненных веществ на поверхности земли и т. д. Однако в современных условиях возможности природных систем самоочищения атмосферы серьезно подорваны. Под массированным натиском антропогенных загрязнений в атмосфере стали проявляться весьма нежелательные экологические последствия, в том числе и глобального характера. По этой причине атмосферный воздух уже не в полной мере выполняет свои защитные, терморегулирующие и жизнеобеспечивающие экологические функции.

Под загрязнением атмосферного воздуха следует понимать любое изменение его состава и свойств, которое оказывает негативное воздействие на здоровье человека и животных, состояние растений и экосистем.

Загрязнение атмосферы может быть естественным (природным) и антропогенным (техногенным).

Естественное загрязнение воздуха вызвано природными процессами. К ним относятся вулканическая деятельность, выветривание горных цород, ветровая эрозия, массовое цветение растений, дым от лесных и степных пожаров и др. Антропогенное загрязнение связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. По своим масштабам оно значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха.

В зависимости от масштабов распространения выделяют различные типы загрязнения атмосферы: местное, региональное и глобальное. Местное загрязнение характеризуется повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленный район, сельскохозяйственная зона и др.) (рис. 13.1). При региональном загрязнении в сферу негативного воздействия вовлекаются значительные пространства, но не вся планета. Глобальное загрязнение связано с изменением состояния атмосферы в целом.

По -агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу классифицируются на: 1) газообразные (диоксид серы, оксиды азота, оксид углерода, углеводороды и др.); 2) жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.); 3) твердые (канцерогенные вещества,, свинец и его соединения, органическая и неорганическая пыль, сажа, смолистые вещества и прочие).

Главные загрязнители (поллютанты) атмосферного воздуха, образующиеся в процессе производственной и иной деятельности человека — диоксид серы (SO₂), оксид углерода (СО) и твердые частицы. На их долю приходится около 98% в общем объеме выбросов вредных веществ. Помимо главных загрязнителей, в атмосфере городов и поселков наблюдается еще более 70 наименований вредных веществ, среди которых — формальдегид, фтористый водород, соединения свинца, аммиак, фенол, бензол, сероуглерод и др. Однако именно концентрации главных загрязнителей (диоксид серы и др.) наиболее часто превышают допустимые уровни во многих городах России.

Суммарный мировой выброс в атмосферу четырех главных загрязнителей (иоллютантов) атмосферы составил в 1990 г. — 401 млн т, а в России в 1991 г. — 26,2 млн т

Наиболее опасное загрязнение атмосферы — радиоактивное. В настоящее время оно обусловлено в основном глобально распределенными долгоживущими радиоактивными изотопами — продуктами испытания ядерного оружия, проводившихся в атмосфере и под землей. Приземный слой атмосферы загрязняют также выбросы в атмосферу радиоактивных веществ с действующих АЭС в процессе их нормальной эксплуатации и другие источники.

Особое место занимают выбросы радиоактивных веществ из четвертого блока Чернобыльской АЭС в апреле — мае-1986 г. Если при взрыве атомной бомбы над Хиросимой (Япония) в атмосферу было выброшено 740 г радионуклидов, то в результате аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г. суммарный выброс радиоактивных веществ в атмосферу составил 77 кг.

Еще одной формой загрязнения атмосферы является локальное избыточное поступление тепла от антропогенных источников. Признаком теплового (термического) загрязнения атмосферы служат так называемые термические юны, например, «остров тепла» в городах-, потепление водоемов и т п

В целом, если судить по официальным данным на 1997— 1999 гг., уровень загрязнения атмосферного возуха в нашей стране, особенно в городах России, остается высоким, несмотря на значительный спад производства, что связывают прежде всего с увеличением количества автомобилей, в том числе — неисправных.

Антропогенное воздействие на окружающую среду.

Антропогенное воздействие на окружающую среду.

Наибольший «вклад» в загрязнение окружающей среды дают тепловые электростанции, металлургические и химические заводы. На долю тепловых электростанций приходится 35% суммарного загрязнения воды и 46% воздуха. Они выбрасывают соединения серы, углерода и азота, потребляют большое количество воды: для получения одного киловатт-часа электроэнергии тепловые электростанции тратят около 3л воды (атомные - еще больше: 6-8л). Сточные воды тепловых электростанций загрязненные и имеют высокую температуру, что становится причиной не только химического загрязнения, но и теплового физического воздействия.
Металлургические предприятия отличаются высоким потреблением ресурсов и большим количеством отходов, среди которых пыль, оксид углерода, сернистый газ, коксовый газ, фенол, сероводород, углеводороды. Металлургическая промышленность потребляет много воды, которая загрязняется в процессе производства.
Различными видами производства характеризуется химическая промышленность. Наиболее опасными являются производство аммиака, кислот, анилиновых красок, фосфорных удобрений, хлора, пестицидов, синтетического каучука, каустической соды, ртути, карбида кальция, фтора.
Сильно загрязняют атмосферу автомобили. Автомобильный транспорт (в мире насчитывается более 600млн. Автомобилей) дает 70-90% загрязнений в городах. Если учесть, что в городах живет больше половины населения Земли, то становится понятным решающее значение автотранспорта относительно непосредственного влияния на людей. В выхлопных газах автомобилей преобладают оксид углерода, диоксид азота, свинец, токсичные углеводороды. Взаимодействие углеводородов и оксидов азота при высокой температуре приводит к образованию озона.
Если в атмосфере на высоте 25км высокое содержание озона необходимо для защиты органической жизни от жесткого ультрафиолетового излучения, то у земной поверхности повышенное содержание озона вызывает угнетение растительности, раздражение дыхательных путей и поражение легких.
Значительное загрязнение дает целлюлозно-бумажная промышленность. По объему загрязненных стоков она занимает первое место (более 15%). В сточных водах предприятий этой промышленности насчитывается более 500 компонентов, причем ПДК определены лишь для 55. Наибольшую опасность представляют соединения серы и хлора, растворенная органика.
Довольно значительное количество загрязняющих веществ попадает в природную среду в процессе сельскохозяйственной деятельности. Наибольшие убытки наносит применение пестицидов - ежегодно в мире их используют 4млн. т, но в итоге лишь один их процент (40 000 тонн) достигает цели, то есть воздействует непосредственно на вредителей сельскохозяйственных культур. Остальные влияет на другие организмы, попадает в почвы и водоемы, развеивается ветром. Эффективность применения пестицидов постоянно снижается из-за привыкания к ним вредителей, поэтому, чтобы достичь прежних результатов, необходимо все большее их количество. При разложении пестицидов в почве, воде, растениях часто образуются более устойчивые и токсичные метаболиты. Ежегодно в мире происходит 500 тыс. случаев отравления пестицидами.
Значительное загрязнение почв и, как следствие, - сельскохозяйственных культур, связанное с использованием минеральных удобрений. Ежегодно в мире их вносится на поля 400-500 млн.т.
Большие загрязнения дают животноводческие комплексы: в окружающую среду попадают гной, остатки силоса и кормовых добавок, в которых часто содержатся сальмонеллы и яйца гельминтов.

Антропогенное влияние на атмосферу и климат.

Из всех компонентов географической оболочки атмосфера обладает наибольшей способностью переносить возникающие в ней возмущения на большие расстояния. По этой причине происходящие в ней процессы являются основным механизмом превращения локальных воздействий человека на окружающую среду в глобальные изменения природных условий.
В результате хозяйственной деятельности человека ежегодно в атмосферу поступает огромное количество загрязняющих веществ. Например, в 1990 году на нашей планете в атмосферу было выброшено 400 млн. тонн соединений серы, азота, углерода и твердых частиц. Вклад России по соединениям серы - 12%, по азоту – 5 %. А вклад США, соответственно, - 21 % и 19,7 %. При этом в России основная часть выбросов производится в Европейской части страны. Предприятия металлургического комплекса и энергетики, а также нефтехимические заводы дают здесь около 70 % загрязнения атмосферы. На втором месте находится автотранспорт.
Выбросы диоксида углерода, оксидов азота, метана, диоксида серы, фреона и других загрязняющих веществ оказывают влияние на глобальный климат и вызывают негативные экологические последствия, то есть парниковый эффект, разрушение озонового слоя, кислотные дожди и т. д.
Парниковый эффект был установлен в конце прошлого века шведским ученым Аррениусом, который определил, что углекислый газ способен поглощать уходящую радиацию, поддерживая тем самым высокие приземные температуры воздуха и создавая «парниковые условия». Тогда же предположили, что сжигание угля может приводить к повышению содержания СО2 и усилению парникового эффекта. Все это приводит к постепенному потеплению климата на нашей планете. Сейчас установлено, что концентрация СО2 в атмосфере ежегодно увеличивается на 4 %. За счет этого средняя глобальная температура воздуха уже повысилась на 0,5-0,6°С. К 2025 году это повышение может достичь 2,5° С.
Кроме отрицательных последствий потепления климата, связанных с повышением уровня Морового океана, имеются и положительные последствия. Повышение температуры воздуха над континентами местами может привести к увеличению количества атмосферных осадков, что благоприятно скажется на природных экосистемах, усилится процесс фотосинтеза, увеличится урожайность сельскохозяйственных культур.
Вторым глобальным негативным последствием загрязнения атмосферы является разрушений озонового слоя под влиянием выбросов фреонов и оксидов азота, то есть продуктов неполного сгорания топлива в двигателях реактивных самолетов. В восьмидесятые годы нашего столетия появились сообщения об уменьшении содержания озона и образовании «озоновой дыры» над Антарктидой. В 1987 году эта дыра достигла максимальной величины и составила 7 млн. км2, то есть покрыла 2/3 этого материка.
Как установлено, фреоны, поднимаясь в верхние слои атмосферы, подвергаются фотохимическому разложению с образованием окиси хлора, интенсивно разрушающей озон. Выбросы фреона в атмосферу сейчас достигли на нашей планете 1,4 млн. т/год. На долю США при этом приходится 35% выбросов, стран ЕЭС - 40%, Японии - 10%. Выбросы сверхзвуковых самолетов могут привести к разрушению 10% озонового слоя атмосферы. Так запуск космического корабля «Шатл» приводит к уничтожению 10 млн. тонн озона. Истощение озонового слоя приводит к увеличению потока ультрафиолетовых лучей на земную поверхность, что опасно для всего живого на планете. У человека при этом могут возникнуть заболевания раком кожи, отмечается ослабление иммунной системы организма и т. д.
Существуют пассивные и активные методы сохранения озонового слоя. К первым относится уменьшение выбросов фреона, а ко вторым - воздействие на стратосферу этаном и пропаном, которые связывают разрушающий атомарный хлор, превращая его в пассивный хлористый водород.
Третья глобальная проблема, возникающая при загрязнении атмосферы - это кислотные дожди, то есть атмосферные осадки, имеющие pH меньше 5,6. Впервые такие дожди наблюдались в 1852 году в Великобритании, в городе Манчестере. Выпадение кислотных дождей связано с выбросами в атмосферу диоксида серы и оксида азота, общий объем которых в настоящее время составляет 225 млн. т/год. Многообразны негативные последствия кислотных дождей: подкисление почв, повреждение лесов, ускорение коррозии мостов, плотин, зданий, вред здоровью людей и т. д.
Увеличение производства энергии на Земле приводит к тепловому загрязнению окружающей среды. Так, в районе крупных городов возникают «острова тепла», где температура на 1-4°С выше естественной. Существенно влияет на климат орошение и осушение земель, лесопосадки, строительство водохранилищ и т.д. Так, в засушливых районах при орошении больших площадей земель за счет затрат тепла на испарение снижается температура земной поверхности, что приводит к понижению температуры воздуха и повышению его относительной влажности. Водохранилища оказывают заметное влияние на микроклимат прилегающих территорий: уменьшается континентальность климата, увеличивается влажность воздуха и количество осадков.

Литература.
Смольянинов В. М. Общее землеведение: литосфера, биосфера, географическая оболочка. Учебно-методическое пособие / В.М. Смольянинов, А. Я. Немыкин. – Воронеж : Истоки, 2010 – 193 c.

Влияние человека на литосферу

Эрозия почв (земель)
Эрозия почв (от лат. Eros — разъедание) — разрушение и снос верхних наиболее плодородных горизонтов и подстилающих пород ветром (ветровая эрозия) или потоками воды (водная эрозия). Земли, подвергшиеся разрушению в процессе эрозии, называют эродированными. К эрозионным процессам относят также промышленную эрозию (разрушение сельскохозяйственных земель при строительстве и разработке карьеров), военную эрозию (воронки, траншеи), пастбищную эрозию (при интенсивной пастьбе скота), ирригационную (разрушение почв при прокладке каналов и нарушении норм поливов) и др.

Загрязнение почв
Поверхностные слои почв легко загрязняются. Большие концентрации в почве различных химических соединений — токсикантов пагубно влияют на жизнедеятельность почвенных организмов. При этом теряется способность почвы к самоочищению от болезнетворных и других нежелательных микроорганизмов, что чревато тяжелыми последствиями для человека, растительного и животного мира. Например, в сильно загрязненных почвах возбудители тифа и паратифа могут сохраняться до полутора лет, тогда как в незагрязненных — лишь в течение двух-трех суток.
Основные загрязнители почвы:
1) пестициды (ядохимикаты);
2) минеральные удобрения;
3) отходы и отбросы производства;
4) газодымовые выбросы загрязняющих веществ в атмосферу;
5) нефть и нефтепродукты.

Вторичное засоление и заболачивание почв
В процессе хозяйственной деятельности человек может усиливать природное засоление почв. Такое явление носит название вторичного засоления и развивается оно при неумеренном поливе орошаемых земель в засушливых районах.

Опустынивание
Одним из глобальных проявлений деградации почв, да и всей окружающей природной среды в целом, является опустынивание. Опустынивание — это процесс необратимого изменения почвы и растительности и снижения биологической продуктивности, который в экстремальных случаях может привести к полному разрушению биосферного потенциала и превращению территории в пустыню.

Отчуждение земель
Почвенный покров агроэкосистем необратимо нарушается при отчуждении земель для нужд несельскохозяйственного пользования: строительства промышленных объектов, городов, поселков, для прокладки линейно-протяженных систем (дорог, трубопроводов., линий связи), при открытой разработке месторождений полезных ископаемых и т. д. По данным ООН, в мире только при строительстве городов и дорог ежегодно безвозвратно теряется более 300 тыс. га пахотных земель. Конечно, эти потери в связи с развитием цивилизации неизбежны, однако они должны быть сокращены до минимума.

Горные породы
В процессе инженерно-хозяйственной деятельности человека горные породы, слагающие верхнюю часть земной коры в той или иной степени, претерпевают сжатие, растяжение, сдвижение, водонасыщение, осушение, вибрации и другие воздействия. Изменений, происходящие в породах при различных воздействиях, детально изучают. Это необходимо для прогноза возможного развития опасных геологических процессов, негативно влияющих на экологическую обстановку.

Массивы горных пород
Массивы горных пород и, в первую очередь, их поверхностные толщи, в ходе инженерно-хозяйственного освоения подвергаются мощному антропогенному воздействию. При этом развиваются такие опасные ущербообразующие процессы, как оползни, карст, подтопление, просадочные процессы и др. Особенно легко подвержены опасным процессам массивы вечномерзлых пород, так как они весьма чувствительны к тепловому антропогенному воздействию.