6 группа - очень малая (ЛК50 1000 мг/л, ПДК 200 мл/л, ЛК50 / ПДК = 5).

• Способность к аккумуляции характеризуется коэффициентом аккуму­ляции (К_ак) — отношением концентрации вредного вещества в объекте или живом организме к концентрации этого же вещества в среде:

• сверхвысокая аккумуляция (К_ак > 1000);

• высокая аккумуляция (К_ак = 1000—201);

• умеренная (К_ак = 200—51);

• слабовыраженная (К_ок = 50—1,1);

• отсутствует (К_ак = 1,0 и меньше).

• Устойчивость к распаду. Характеризуется временем снижения кон­центрации вещества в 20 раз.

На промышленных предприятиях загрязняющие вещества подразделяются на 4 класса в зависимости от показателя токсичности (в этом случае от локальной концентрации):

• чрезвычайно опасные (J1K50 < 0,5 мг/л);

• высокоопасные (J1K50 < 5 мг/л);

• умеренно опасные (JIK50 < 50 мг/л);

• малоопасные (J1K50 < 50 мг/л).

Промышленные выбросы, загрязняющие окружающую среду, подразделя­ются:

• по организации контроля и отвода на:

• организованные - это выброс, поступающий в окружающую среду через специальные газоходы, водоводы и трубы;

• неорганизованные - выбросы в виде вредоносных самопроизволь­ных водных и газовых потоков;

• по режиму отвода - на непрерывные и периодические. Так, отвод доменного газа считается непрерывным, а конвертерного - периоди­ческим;

• по температуре - когда температура потока (газа, воды) выше, ниже или равна температуре окружающей среды;

• по локализации - когда выбросы происходят в основном, подсобном, вспомогательном производствах и т. д.;

• по признакам очистки — на чистые, нормативно очищенные, частично очищенные, выбрасываемые без очистки..

Промышленные выбросы также делятся на:

• первичные — выбросы, непосредственно поступающие в окружающую среду от тех или иных источников;

• вторичные - это продукты образования первичных выбросов, которые могут быть более токсичными или опасными.

Биомониторинг

Мониторинг состояния геосистем (наземных экосистем) включает в себя следующие основные процедуры:

• изучение и картографирование природно-технических геосистем и их компонентов, инвентаризацию геосистем;

• выбор репрезентативной сети наблюдения и измерения, паспортиза­цию полигонов, стационарных площадок, пунктов отбора проб и т. д.;

• проведение режимных наблюдений за состоянием геосистем и их компонентов;

• проведение режимных наблюдений за динамикой содержания и ми­грации загрязняющих веществ в различных компонентах ландшафт- но-геохимических систем;

• создание и формирование геоинформационной системы хранения, обработки и анализа оперативной информации о состоянии геосистем и их компонентов, миграции загрязняющих веществ, факторах, опре­деляющих их перераспределение в геосистемах;

прогнозирование и оценку состояния геосистем, процессов миграции и перераспределения загрязняющих веществ.

Программы экологического мониторинга на основе биометодов наблю­дения играют важную роль при внедрении экосистемного подхода.

Для выполнения таких программ необходимо определить виды-индикаторы изменений. Так, в биомониторинге хронической токсичности может быть использован стандартизированный набор разводимых лабо­раторных тест-организмов для оценки воздействия на рост и воспроиз­водство в результате длительного воздействия низкими уровнями токси­ческих веществ.

Определение некоторых биотических индексов позволяет оценить со­стояние сообществ и популяций, т. е. того, что может быть потенциально связано со степенью загрязнения и деградации, например, водных экоси­стем. Состояние биологических сообществ в водоемах оценивают по таким параметрам, как распространенность, разнообразие, регулярность, био­масса, темпы роста, половозрастная структура, темпы воспроизводства.

При разработке программы биомониторинга стремятся к применению биотических индексов, требующих минимальных усилий по отбору проб, а при создании системы экологического мониторинга особое внимание уделяют согласованию методологии отбора и обработки данных, качеству лабораторных анализов.

Контроль экологического состояния окружающей среды на основе биоиндикаторов обладает в мониторинге следующими преимуществами:

• в условиях хронических антропогенных нагрузок биоиндикаторы мо­гут реагировать на относительно слабые нагрузки вследствие эффекта кумуляции дозы;

• биоиндикаторы суммируют все без исключения биологически важные факторы антропогенного воздействия и отражают их влияние на со­стояние окружающей среды в целом;

• фиксируют скорость происходящих в окружающей среде изменений;

• раскрывают тенденции развития окружающей среды;

• позволяют контролировать состояние среды без необходимости по­стоянной регистрации химических и физических параметров, характе­ризующих качество среды;

• указывают места скопления в экологических системах различных за­грязняющих веществ и токсикантов.

К критическим звеньям природных наземных экосистем, где происхо­дит аккумуляция загрязняющих веществ, отнесены также лесные подстил­ки; тонкий верхний слой целинных, луговых и степных почв; лишайниково-моховые сообщества. Отмечено, что наряду с высокой аккумули­рующей способностью верхние органические горизонты почв наиболее заселены животными организмами во всех формах: животными, микро­флорой, корневой системой высших растений.

В этих горизонтах почв целесообразно вести поиск организмов- биоиндикаторов. к которым можно отнести:

• многие живые организмы, наиболее чувствительные к антропогенным воздействиям: яйца, куколки, личинки, семена и проростки растений;

• многочисленные виды почвенных беспозвоночных — деструкторов орга­нического вещества, которые многократно пропускают через себя ос­татки растительного опада и других организмов, а вместе с ними и за­грязняющие вещества. Почвенные беспозвоночные — наименее ми­грационная часть зооценоза.

Изучение влияния антропогенных загрязнений может осуществляться на различных уровнях, клеточном, тканевом, организменном, популяционном, на уровне сообществ.

Находясь на загрязненном химическими и радиоактивными вещест­вами биогеоценозе, почвенные животные могут накапливать загрязняю­щие вещества 3 путями.

• поглощая при питье воду с растворенными в ней токсикантами;

• при поглощении загрязненной пищи;

• при диффузном прохождении загрязняющих веществ из внешней сре­ды через покровы в организм.

В зависимости от путей поступления, а также от образа жизни живот­ных, их специфических особенностей в отношении чувствительности к различным загрязняющим веществам, морфологии и т. д. в различных случаях могут быть интересны те или иные представители почвенной фауны. В этой связи возможно выделение биоиндикаторов 2 типов: ку­мулятивного действия ("медленные" биоиндикаторы) и реакционного типа ("быстрые" биоиндикаторы).

Экотоксикология и ее задачи

Термин экологическая токсикология, или экотоксикология, определяю­щий самостоятельное научное направление, был введен в 1969 г., когда при Международном научном комитете по проблемам окружающей сре­ды (СКОПЕ) была организована специальная рабочая комиссия по эко- токсикологии. Комиссия сформулировала основные направления работ и приняла первое официальное определение, согласно которому экоток­сикология представляет собой междисциплинарное научное направление, изучающее действие вредных химических веществ, находящихся в окружаю­щей среде, на живые организмы и их популяции, входящие в состав экоси­стемы (от микроорганизмов до человека). Таким образом, экотоксикология исследует:

• влияние ядовитых химических веществ на экосистемы различного иерархического уровня, а также на живые экологические компоненты этих систем;

• источники поступления вредных веществ в окружающую среду;

• распространение вредных веществ в окружающей среде;

• их действие на живые организмы. Человек, очевидно, является наи­высшей ступенью в ряду биологических мишеней ядовитых веществ.

Характерные особенности экотоксикологии:

• в отличие от традиционной медицинской токсикологии она изучает токсические эффекты воздействия как на индивидуальные организмы, так и на популяции организмов;

• при изучении токсических эффектов на популяционном уровне воз­растает значение окружающей среды как активного фактора, влияющего на поведение экотоксиканта¹ и проявление им токсических и других свойств.

Применение системного подхода - важное условие эффективного реше­ния сложных многоступенчатых задач экотоксикологии. В нашей стране проблемам экотоксикологии традиционно придается большое значение, исследовательские работы ведутся почти столетие, хотя сам термин не получил широкого распространения.

Основные вопросы экотоксикологии находят отражение в программах работ по экологическим и гигиеническим аспектам охраны окружающей среды, включая:

• исследования распространения и превращения экотоксикантов в почве, воде, атмосфере, растениях, животных и по трофическим цепям в це­лом, оканчивающимся человеком;

• прогнозирование опасности загрязнения окружающей среды для лю­дей, животных и растений и экосистем в целом;

• исследования механизма токсичности и разработка критериев, оценки вредного действия экотоксикантов;

• разработку гигиенических основ регламентации поступления экоток­сикантов в окружающую среду;

• разработку методов диагностики, лечения и профилактики поражений и др.

Приоритетными научными направлениями, обеспечивающими выпол­нение указанных выше программ, являются следующие три:

• исследование источников поступления экотоксикантов и изучение их судьбы в абиотических компонентах экосистем;

• исследование биодоступности экотоксикантов, биоаккумуляции и мета­болизма в живых организмах;

• изучение токсического действия экотоксикантов и продуктов их транс­формации в окружающей среде.

В последнее время большое внимание стали уделять тепловым и шу­мовым "загрязнениям", их источникам и мерам борьбы с ними.

Основные источники загрязнения окружающей среды химическими вещест­вами:

• теплоэлектроцентрали, загрязняющие атмосферу токсичными продук­тами горения (окисью углерода, окислами серы, тяжелыми продукта­ми неполного сгорания углеводородов, частицами сажи, являющими­ся носителями канцерогенных полициклических углеводородов);

• вредные отходы химической, нефтехимической, металлургической, целлюлозно-бумажной и других отраслей промышленности, поступающие в атмосферу с газообразными продуктами, в водоемы со сточными вода­ми и в почву при захоронении твердых отходов;

• различные виды транспорта, выхлопные газы которых содержат окись углерода, окислы азота, сажу и другие продукты неполного сгорания топлива и присадок, в особенности частицы свинца из антидетонаторной присадки тетраэтилсвинца;

• предприятия различных отраслей промышленности, использующие асбест, полихлорированные бифенилы, различные растворители;

• производство и применение биологически активных добавок в корм домашним животным;

• применение химико-фармацевтических и косметических средств, хи­мических добавок к пищевым продуктам, применение продуктов бы­товой химии;

• природные токсичные продукты — минотоксины, афлотоксины, био­токсины гидробионтов (например, моллюсков, ракообразных, рыб).

Поступающие в окружающую среду химические продукты распростра­няются и трансформируются в атмосфере, почве и водоемах. Они могут вступать во взаимодействие с природными веществами, поглощаться жи­выми организмами.

В зависимости от масштабов и географической распространенности можно выделить 3 основные группы экотоксикантов, поступающих в ок­ружающую среду:

• точечные (локальные) загрязнения, к которым, как правило, относят разовые выбросы токсичных веществ в окружающую среду в результа­те аварий, взрывов, пожаров, стихийных бедствий;

• хронические региональные загрязнения — предельное по времени посту­пление в окружающую среду экотоксикантов в существенных количе­ствах;

• глобальные загрязнения — загрязнения, поступающие в окружающую среду в больших количествах и продолжительное время, охватывая значительную часть земной поверхности.

Экотоксилогическая оценка опасности тех или иных веществ произ­водится с учетом стадии развития организмов.

Глава 6. Оценка состояния, контроль и регулирование окружающей среды Методы оценки состояния окружающей среды

Метод - это способ (подход, путь, прием) теоретических исследова­ний и практического осуществления какой-либо цели (способ дос­тижения цели). Сам способ исследования объединяет объектив­ные и субъективные методы.

Выделяют следующие методы оценки состояния окружающей природной среды: всеобщий научный, общенаучные методы и конкретные методы.

Всеобщий научный метод - диалектика, согласно которому все объек­ты рассматриваются в развитии, движении, источником которого высту­пает единство и взаимодействие противоположностей, содержащихся в самом объекте.

Общенаучные методы — это методы, которые используются во всех науках.

К их числу относятся:

• анализ - мысленное или практическое расчленение изучаемого пред­мета на элементы и исследование каждого элемента как отдельной системы;

• синтез - мысленное соединение частей в единое целое (рассмотрение объекта как единого целого);

• индукция - получение новых правил и законов из единичных фактов;

• дедукция - форма мышления, когда новое положение выводится ло­гическим путем из предыдущего;

• наблюдение - способ познания, основанный на непосредственном восприятии предметов органами чувств исследователей без воздейст­вия на объект наблюдения;

• сравнение - установление различий между объектами и их общих ка­честв;

• счет — нахождение числа, определяющего количественное соотноше­ние однотипных объектов;

• измерение - физический процесс измерения численного значения не­которой величины по сравнению с эталоном;

• эксперимент - одна из сфер человеческой деятельности, которая под­вергает проверке истинность выдвигаемых гипотез (или выявление закономерностей развития данного объекта);

• обобщение данных (для изучения сложных объектов) - мысленное от­влечение или отделение несущественных связей и затем замена дан­ного объекта его моделью;

• формализация объекта — отображение объекта в виде различных знаков, чаще в математической форме;

• аналогия — метод, посредством которого получают знание об иссле­дуемых предметах или явлениях на основании того, что они имеют сходные признаки, которые уже известны;

• моделирование — метод, сущность которого заключается в замене изучае­мого объекта его моделью.

Конкретные методы подразделяются на общенаучные, междисципли­нарные и биологические:

• общенаучные - анализ, синтез, наблюдение и моделирование. Основ­ной метод — системный. Бывают методы теоретические и практические. Цель теоретических исследований - получение знания о существующих связях между объектами и окружающей средой. Теоретические иссле­дования завершаются формулированием концепций, правил и теорий, которые дают качественное объяснение какого-либо явления — гипотезу. Затем гипотеза подвергается количественному изучению и проверке, создаются математические модели изучаемого явления;

• междисциплинарные - это методы физики, химии, биологии, матема­тики, географии, геохимии и геофизики;

• биологические методы.

Изучение экосистем проводится в основном методом закладки проб­ных площадей — выбирается участок, наиболее типичный для данной экосистемы. Здесь и закладывают 4—10 проб, которые могут быть разной формы, но чаще квадратные, прямоугольные или круглые.

Пробные площади бывают временные и постоянные: на временных структуру экосистем изучают 1 раз; а на постоянных изучение параметров экосистемы проводится ежегодно и в течение многих лет (25—100 и более лет) для изучения динамики экосистем, в том числе и антропогенной динамики.

Размеры пробных площадей зависят от различных факторов, в первую очередь, от растительного покрова, который является основой экосистем. В условиях лесной зоны для изучения всех компонентов обследуют 0,5- 1,0 га, а в условиях тропических лесов 1,0—2 га.

Метод профиля применяют для изучения экосистем в зависимости от градиентов Земли. С помощью этого метода можно выявить:

• изменение в природных системах в зависимости от склонов южной и северной экспозиции (на северных - лесные экосистемы спускаются ниже по высоте);

• изменения глубины грунтовых вод (поймы, террас) и позволяет опре­делить уровень грунтовых вод;

влияние антропогенных воздействий (в том числе выбросов предпри­ятий).

Для изучения изменения среды под влиянием различных показателей экологической среды (температуры, кислотности, минерального питания, загрязнения и т. д.) используется метод фитомеров. Для анализа берут растения непосредственно из изучаемой экосистемы. А полученные ре­зультаты сравнивают с ПДК веществ и загрязнителей для данной экоси­стемы и отдельных растений.

Среди биологических методов исследования влияния антропогенных факторов особенно часто используется метод биологической индикации — метод изучения изменения среды по состоянию как отдельных организ­мов, так и растительных сообществ.

Существует несколько методов биоиндикации. Чаще всего используют лишайники - для измерения загрязнения воздуха, т. к. разные виды лишай­ников по-разному реагируют на концентрацию двуокиси серы (S0₂): при высокой концентрации лишайники отсутствуют, а при уменьшении загряз­нения они увеличивают площадь покрытия, видовое разнообразие и типы.

Кресс-салат - однолетнее садовое растение, обладающее повышенной чувствительностью к загрязнению почвы тяжелыми металлами, а воздуха - газообразными выбросами. Этот биоиндикатор отличается быстрым про­растанием, почти 100% всхожестью, которая изменяется в зависимости от степени загрязнения. Кроме этого, побеги и корни этого растения под воздействием загрязнителя подвергаются заметным морфологическим изменениям: задержка роста, искривление корней, уменьшение длины и массы, общей длины и массы семян.

В качестве биоиндикаторов могут выступать мхи (в лесах), аквариум­ные "золотые" рыбки (в воде), мед пчел, дождевые черви и др.

Метод фитоиндикации по растениям-индикаторам (метод Л.Г. Роменского). Основан на способности растений произрастать только в опреде­ленных параметрах среды. Были установлены шкалы для определения растений (шкала влажности, кислотности, засоления, типов водного ре­жима, влияния выпаса скота и т. д.) По состоянию видового разнообра­зия можно определить:

• различные факторы абиотической среды;

• антропогенное воздействие на общее состоянии экосистем;

• степень трансформации (загрязнения) окружающей среды.

Для выявления изменений природной среды используют также метод, основанный на изучении животного мира - метод зооиндикации. В этом методе используется в первую очередь энтомофауна (насекомые).

Для изучения загрязнения водных экосистем используются микроор­ганизмы водных систем, водоросли (водорослевый тест), различные на­секомые, живущие в воде (метод изучения дафний).

Классификация методов контроля состояния окружаюшей среды

Современные методы контроля химических веществ, загрязняющих окружающую среду, — по сути, физико-химические методы, их также называют "инструментальными методами анализа". В их числе:

• газовая хроматография. В его основу положен анализ смеси веществ в

результате распределения компонентов между несмешивающимися га­зами. Одна из них подвижна - инертный газ (азот, гелий и др.), дру­гая - неподвижная (высококипящая жидкость или твердая фаза). Метод имеет два варианта: газоадсорбционный и газожидкостной. Качествен­ный анализ состоит в сравнении на хроматограмме периодов времени удерживания данного вещества от момента ввода пробы в испаритель до момента, соответствующего максимальному значению сигнала для данного компонента. Количественный анализ основан на прямопропорциональной зависимости содержания вещества в пробе от площа­ди пика данного компонента на хроматограмме. Разновидности мето­да газовой хроматографии:

• метод абсолютной калибровки. Заключается в построении графиков зависимости высоты от содержания компонента в смеси;

- метод внутреннего стандарта. Основан на введении в анализируемую смесь известного количества вещества, принимаемого за стандарт;

• метод нормализации площадей пиков. Может быть использован лишь тогда, когда все компоненты известны и полностью разделены;

• высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Этот метод позволяет разделить высококипящие жидкости и твердые вещества, которые затруднительно определять методом газожидкостной хрома­тографии (полициклические ароматические углеводороды, аминокис­лоты, ПАВ, пестициды и др.);

• тонкослойная хроматография (ТСХ). Разделение происходит на специ­альных пластинках для тонкослойной хроматографии. Неподвижной фазой могут служить оксид алюминия, ионообменные смолы с добав­ками крахмала и гипса. Определяемые вещества проявляются на хро­матограмме в виде пятен в результате обработки специальным реакти­вом (нингидрид при анализе аминокислот). Количественную оценку проводят или непосредственно на пластинке с помощью планиметра, или путем снятия окрашенного пятна с хроматограммы растворителем и определяют содержание компонента фотометрическим методом;

• ионная хроматография. Объединяет принцип ионообменной хромато­графии с кондуктометрическим детектированием. В основу этого ме­тода положено элюентное ионообменное разделение ионов с после­дующим подавлением фонового сигнала элюента. В последнее время развивается ионная хроматография без подавления фонового сигнала элемента и с разными способами детектирования: ионометрический, фотометрический, атомноабсорбционный. Достоинством метода яв­ляются низкий предел определения - 1 х 10^-6 мг/мл, селективность, быстрота получения результатов, возможность одновременного опре­деления неорганических и органических ионов, широкий диапазон определяемых концентраций;

- хроматомасс-спектрометрия (ХМС). Это газовая хроматография с масс- спектрометром в качестве детектора. Данный метод позволяет расшиф­ровывать состав сложных смесей и определить их по одной пробе;

- полярография (и вольтамперометрия). Полярография - один из элек­трохимических методов анализа. Полярограмма — это зависимость силы тока от величины приложенного напряжения на электроды. Основные типы полярографии — постояннотоковая и переменнотоковая. Переменнотоковая имеет подразделы в зависимости от формы амплитуды переменного тока — квадратно-волновая, трапецеидальная и т. д.; в за­висимости от полярности электрода — катодная (восстановление) и анодная (окисление), которую иногда называют вольтамперометрией. В анодной полярографии в отличие от катодной используют только твердый электрод; применяют индифферентный или фоновый элек­тролит (фон);

- анализ атмосферного воздуха с помощью газоанализаторов. Ими можно определить содержание в воздухе диоксида серы, оксида азота и окси­да углерода. В отличии от хроматографов, полярографов и т. д. газо­анализаторы обладают высокой чувствительностью, точностью и из­бирательностью. Они могут быть полезны для оперативного контроля состояния атмосферы.

Методы и инструменты экологического регулирования

В контроле за качеством окружающей среды особая роль отводится природоохранному законодательству, стандартизации (ГОСТ), экологи­ческой экспертизе¹ и экологическому мониторингу².

Центральными органами по контролю за качеством окружающей среды и управлению им являются Министерство природных ресурсов РФ и Фе­деральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. Они осуществляют такие функции на основе Конституции Рос­сийской Федерации, законодательства по охране окружающей среды.

В мониторинге контроль природной среды проводится в соответствии с программами и концепциями экологического возрождения России, меж­дународными программами: "Человек и биосфера", программами Междуна­родного комитета по окружающей среде ЮНЕП, СКОПЕ, предполагаю­щие организацию Глобальной системы мониторинга окружающей среды.

Экологический мониторинг включает звенья разного уровня — гло­бальный, национальный (в пределах государства), региональный (в пре­делах отдельных крупных районах), локальный (в пределах населенных пунктов, промышленных центров, предприятий).

Система мониторингов необходима для учета, анализа, оценки и про­гноза изменения состояния природной среды на различных уровнях. Онапозволяет принимать меры по достижению и сохранению стабильного состояния жизненной среды.

Регулирование природопользования осуществляется с помощью меха­низма административно-правовых форм управления через систему нор­мативно-технических документов.

Важнейшие из них — экологические нормативы, стандарты и правила. которые разрабатываются на основе природоохранного законодательства с учетом экологических и экономических требований.

Например, нормативы в виде предельно допустимых нагрузок (ПДН), предельно допустимых концентраций (ПДК), предельно допустимых вы­бросов вредных веществ в атмосферу (ПДВ), предельно допустимых доз (ПДД) для жизнедеятельности людей, установка размеров санитарно- защитных зон и др.

Для реализации основных стандартов необходимы вспомогательные стандарты. Например, стандарты экологической терминологии и эколо­гически организационные (ГОСТ 17.22.01-86 "Охрана природы. Атмо­сфера. Правила контроля качества воздуха населенных мест" и др.).

Контролирующие органы должны проверять эффективность природо­охранных мероприятий.

Наблюдение и контроль за качеством атмосферы, воды и почв в Рос­сии осуществляют Министерство природных ресурсов РФ, Министерство здравоохранения и социального развития РФ и Федеральная служба Рос­сии по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды.

Контроль загрязнения воздуха проводят на стационарных постах на­блюдений, маршрутных и подфакельных¹ постах, контролируют содер­жание загрязняющих веществ в выбросах в соответствии с ПДК.

Контроль загрязнения почв проводят в химических лабораториях Феде­ральной службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей сре­ды, агрохимслужбы системы Министерства сельского хозяйства РФ.

Экологическая экспертиза — это система комплексной оценки состоя­ния территории, охватывающая все виды хозяйственной деятельности.

Ее цель заключается в определении соответствия или несоответствия сложившейся структуры использования территории потенциальным при­родным возможностям, а также разработка рекомендаций по сохранению экологического равновесия.

Различают государственную и ведомственную экспертизы.

Государственная экологическая экспертиза (ГЭЭ). Государственную экологическую экспертизу осуществляет Министерство природных ресур­сов РФ (Федеральная служба по надзору в сфере природопользования), а также специальные экспертные комиссии. В своей работе они руково­дствуется следующими принципами: - гласность, открытость информации;

• равная юридическая ответственность разработчиков и членов ГЭЭ;

• учет общественного мнения, просьб, жалоб, предложений, альтерна­тивных разработок;

• сотрудничество экспертных групп с местным населением, территори­альным и отраслевым управлением;

• открытое обсуждение разработок;

• проведение экспертизы в условиях неопределенности и риска.

В свою очередь комиссия, которая проводит экологическую экспертизу, имеет право:

• вносить предложения о разработке альтернативных вариантов проекта и отклонять ту документацию, которая, по ее мнению, не соответст­вует экологическим требованиям;

• привлекать к проведению экспертизы иностранных ученых и специа­листов, и получать соответствующую информацию от федеральных органов;

• осуществлять действия, не противоречащие законодательству РФ и не­обходимые для реализации своих полномочий.

Однако государственный орган (комиссия) имеет еще и обязанности:

• обеспечивать порядок проведения ГЭЭ;

• информировать органы государственной власти субъектов РФ;

• предоставлять средствам массовой информации по их запросам све­дения о результатах проведения ГЭЭ;

• информировать органы законодательной власти РФ;

• готовить и передавать материалы правоохранительным органам для привлечения лиц, виновных в правонарушениях, к ответственности.

Ведомственную экологическую экспертизу проводят структурные под­разделения по охране природы и санитарноэпидемиологические учреж­дения министерств и ведомств. Их задача — проверять предплановую, проектно-техническую и другую документацию на предмет соответствия ее экологическим нормам и правилам. Реализация любого проекта долж­на исключать возможность проявления процессов антропогенной дегра­дации в конкретном регионе или стране.

Одна из главных функций при проведении экспертизы — составление проекта экологического прогноза на ближайшую и определенную перспекти­ву. Он может быть в форме научно обоснованных заключений, картогра­фических и математических моделей.

Экологическая экспертиза состоит из 3-х частей: вводной (прото­кольной), констатирующей (описательной), заключительной (оценочно- обобщающей):

• вводная часть содержит сведения о составе экспертной комиссии, указаны поставленные задачи и методика их решения. В эту часть входит Также перечень всех используемых материалов, участвующих организаций и сведения о заказчиках, сроках выполнения;

• во второй части — констатирующей — рассматриваются общий уро­вень социально-экономического развития региона (рассматривают аг-

Материальные загрязнители, в свою очередь, подразделяются на меха­нические, химические и биологические:

• к механическим относятся пыль и аэрозоли атмосферного воздуха, твер­дые частицы в воде и почве;

• химические загрязнители — это различные газообразные, жидкие и твер­дые химические соединения и элементы, попадающие в атмосферу, гидросферу и вступающие во взаимодействие с окружающей средой (кислоты, щелочи, диоксид серы, эмульсии и др.);

• биологические загрязнители — все виды организмов, появляющиеся при участии человека и наносящие ему вред (грибы, бактерии, сине- зеленые водоросли и т. д.).

Следствием загрязнения окружающей среды выступают:

• ухудшение качества окружающей среды;

• образование нежелательных потерь вещества, энергии, труда и средств при добыче и заготовке человеком сырья и материалов, которые пре­вращаются в безвозвратные отходы, рассеиваемые в биосфере;

• необратимое разрушение как отдельных экологических систем, так и био­сферы в целом, в том числе взаимодействие на глобальные физико- химические параметры окружающей среды:

• потери плодородных земель;

• снижение продуктивности экологических систем и в целом всей биосферы;

• прямое или косвенное ухудшение физического и морального со­стояния человека — главной производительной силы общества.

Основные источники загрязнения окружающей среды, энергетика; ме­таллургическая промышленность; химическая, нефтехимическая и цел­люлозно-бумажная промышленность; транспортно-дорожный комплекс и связь; сельское и лесное хозяйство, а также (одним из самых опасных) военно-промышленный комплекс.

Глава 7. Химическое загрязнение. Тяжелые металлы в окружающей среде

Химическое загрязнение окружающей среды

Под химическим загрязнением понимают изменение химического со­става природной среды в результате антропогенной деятельности, способное вызвать ухудшение ее качества. При этом изменение химического состава может быть обусловлено не только появлением новых химических веществ, которых нет в незагрязненной среде, но и увеличе­нием содержания некоторых веществ, обычно присутствующих в неза­грязненной природной среде.

Один из разделов учения об охране окружающей среды от химического загрязнения — экологическая химия, которая изучает химические процессы, влияющие на состояние и свойства окружающей среды — атмосферы, гид­росферы и почвы. Она исследует химические аспекты описания и управ­ления динамическим равновесием в экосистеме, касающиеся в основном учета качественного и количественного состава химических антропогенных загрязнений природной среды под влиянием производственной и сель­скохозяйственной деятельности человека, химических превращений за­грязняющих веществ в окружающей среде. Задачи экологической химии:

• изучение возможностей снижения уровня химического загрязнения объектов окружающей среды опасными для экосистемы загрязняю­щими веществами;

• совершенствование технологических процессов переработки сырья и очистки отходов;

• прогнозирование поведения химического загрязнения под влиянием различных природных факторов и антропогенных воздействий;

• разработка способов управления состоянием природной среды.

Для решения этих задач необходимо решить проблемы токсичности того или иного вещества, поступающего в окружающую среду, миграции и трансформации веществ под влиянием природных факторов, оценить скорость трансформации загрязняющих веществ в зависимости от факто­ров среды.

Все химические соединения, повышенное содержание которых в биосфере и ее компонентах вызывает негативную токсико-экологическую ситуацию, принято называть поллютантами. Загрязняющие химические вещества подразделяются на твердые, жидкие и газообразные.

Твердые загрязняющие вещества в зависимости от размера частиц со­ставляют следующий убывающий ряд: обычные макрочастицы сажа (агломераты углеродных частиц) => пыль => летучая зола => дым. Эти ве­щества, за исключением макрочастиц, рассеяны в сплошном потоке га­зовой или жидкой среды.

Жидкие и газообразные загрязняющие вещества по размеру частиц не подразделяют.

Химическое загрязнение атмосферы

При воздействии на живое вещество особую опасность представляют загрязняющие вещества, оказывающие мутагенное влияние, результатом которого могут быть нарушения в системе воспроизводства потомства, и канцерогенное, обусловливающее развитие злокачественных новообразо­ваний.

Для каждого конкретного типа предприятия можно составить список поллютантов. поступающих в окружающую среду:

• химические заводы, аммиак, сероводород, сернистый газ, фосфорный ангидрид, фтористые соединения, оксиды азота, хлор, пары кислот, предельные и непредельные углеводороды, всевозможные продукты сгорания отходов;

• автотранспорт, азот, оксид и диоксид углерода, оксиды азота, угле­водороды, альдегиды, сажа, бензопирен, тяжелые металлы;

• предприятия цветной металлургии: ионы тяжелых металлов, мышьяка, фтора, сурьмы, остатки флотоагентов (цианиды, ксантогенаты, неф­тепродукты), сульфаты, хлориды, оксиды серы, азота;

• нефтеперерабатывающие предприятия (при разрывах нефтепроводов, авариях скважин): оксид углерода, диоксид серы, сероводород, окси­ды азота, углеводороды, фенол, аммиак, минеральные соли.

В качестве наиболее опасных веществ, загрязняющих окружающую среду (по согласованию стран, участвующих в мероприятиях ООН по улуч­шению и охране окружающей среды), выделяют:

• сернистый газ (SO2);

• взвешенные частицы;

• оксид и диоксид углерода (СО и С0₂);

• оксиды азота (N₂0, NO, N0₂);

• фотоокислители и реакционно-способные углеводороды;

• ртуть (Hg);

• свинец (Рв);

• кадмий (Cd);

• хлорированные органические соединения (ДДТ - дихлордифенил три- хлорэтан, ПХБ - полихлорбифенилы);

• нефть;

• микотоксины;

_ нитраты (N0₃-), нитриты N0₂-, нитрозамины;

_ аммиак;

• отдельные микробные загрязняющие вещества;

• радиоактивные вещества.

Химическое загрязнение вод

Загрязняющие химические вещества, поступая в природные воды, вы­зывают:

• изменение физических свойств воды (нарушение первоначальной про­зрачности и окраски, появление неприятного запаха и привкуса и т. д.);

• изменение количества и состава уже присутствующих вредных веществ;

• сокращение количества растворенного кислорода;

• появление новых видов бактерий, в том числе и болезнетворных;

• появление плавающих веществ на поверхности воды и отложений на дне.

В результате химического загрязнения такие воды уже непригодны для питья, купания, водного спорта и других нужд. Особенно это пагуб­но влияет на рыб, водоплавающих птиц, животных и на многие другие организмы.

На качество и количество воды в водоемах оказывает влияние:

• миграция химических загрязнений из атмосферы;

• поверхностный сток (дождевые, талые воды);

• поступление загрязняющих веществ с бытовыми, промышленными и сельскохозяйственными стоками.

Ежегодно отраслями промышленности в воды гидросферы сбрасывается более 7 млрд м³ токсичных сточных вод, под действием которых гибнут большие количества животных, рыб, птиц и даже людей.

Химическое загрязнение почв

По своему положению и свойствам почва фактически является ко­нечным местом сосредоточения всех природных и антропогенных за­грязнений. Накопление загрязняющих веществ в почве происходит в ре­зультате:

• непосредственного внесения в почву или на нее удобрений, пестицидов;

• поступления из атмосферы аэрозолей тяжелых металлов, радионукли­дов, летучей золы, газов и т. д.;

• поступления загрязнителей в почву с поверхностными стоками;

• выпадения загрязнителей с атмосферными осадками. Применение минеральных удобрений приводит к высоким содержа­ниям в почве азота в нитратных и аммиачных соединениях, ионов хлора, фосфора. При поливах сточными водами в почву попадают патогенные микроорганизмы, личинки гельминтов, канцерогенные вещества.

Сера — необходимый для живых организмов и растений элемент. Она попадает в окружающую среду при вулканической деятельности; окислениисероводорода, поступающего в результате жизнедеятельности бактерий- десульфуризаторов; при окислении с поверхности рудных месторождений.

Присутствие оксидов серы в атмосфере оказывает негативное воздей­ствие на жизнедеятельность животных и растений: сера взаимодействует с кислородом воздуха с образованием SO3 и в конечном счете H2SO4. Выброс техногенного сернистого газа в атмосферу составляет 30% общего поступления серы в атмосферу. Ежегодный прирост серы в форме S0₄_2 составляет около 1,54 х 10¹² моль/год. Прирост серы в океане (за счет SO4.2) оценивается как 1 х 10¹² моль/год, что составляет менее 3 х Ю^-6 % общего количества серы в воде.

В промышленных районах ее выпадает до 20—30 кг/га ежегодно (в форме SO2). На предприятиях химической и нефтехимической промышленности образовывается огромное количество отходов — шламы, отработанные соляная и серная кислоты, лигнин, фосфогипс, ртутьсодержащие соеди­нения серы, различные отходы производств кальцинированной соды, изношенные шины и другие резиносодержащие отходы. Из них исполь­зуется только половина, а остальные отходы либо складируют в специ­ально отведенных местах, либо уничтожают и вывозят на свалки.

Хлор в почвах. Практически все встречающиеся в почвах хлориды — NaCl, CaCl₂, КС1, MgCl₂ — легкорастворимы. Растворимы и хлориды большинства микроэлементов, за исключением хлорида серебра, и хлори­да ртути. Миграция и накопление соединений хлора зависят преимуще­ственно от температурного и водного режимов территории. Максималь­ное накопление характерно для бессточных впадин аридных районов¹. Негативные экологические последствия избыточного содержания хлори­дов в почве возможны в виде ухудшения физико-химических свойств почв, а также загрязнения грунтовых и поверхностных вод.

Фтор в почвах. Главные источники фтора в окружающей среде, в том числе в почве, следующие:

• разрушающиеся горные породы, содержащие в среднем 0,03% F и их

минералы;

• вулканические газы;

• газопылевые выбросы предприятий по выпуску алюминия, стали,l

стекла, фосфорных солей.

В составе выбросов содержатся NaF, KF, Na₃Al₃F6, Na₃Al₃F4, NaAlF₄, Al F3, CaF₂, HF, SiF4- Среднее количество фтора в почвах — 320 мг/кг, но для большинства почв эта цифра составляет 150-400 мг/кг. При содер­жании фтора в питьевой воде выше ПДК (1,2 мг/л) наступает поражение зубов "пятнистой эмалью", а при содержании в почве более 0,05% и в воде — свыше 0,5 мг/л фтора — возникает эндемический флюороз.

Фосфор в почвах. Это обязательный химический элемент в почвах, необходимый для нормальной деятельности живых организмов.

К природным источникам фосфора относятся магматические породы (габбро, андезиты, сиениты), при выветривании которых фосфор посту­пает в биосферу, а также осадочные породы типа апатитов, фосфоритов и т. п. Кроме того, фосфор попадает в биосферу с космической пылью и метеоритами.

Значительные количества фосфорных соединений вводят в состав мою­щих средств — стиральные порошки содержат 10-12% пирофосфата калия. Фосфор входит в состав инсектицидов (хлорофос). С промышленными и бытовыми сточными водами техногенные соединения фосфора могут по­ступать в почвы и почвенно-грунтовые воды.

В последнее время явно обозначился и сформировался новый процесс антропогенного происхождения — фосфатизация суши, или возрастание общего содержания соединений фосфора в окружающей среде. В почвах наиболее часто встречаются следующие минеральные соединения фос­фора, как имеющие почвенное происхождение, так и унаследованные от материнской породы: дикальцийфосфат Са4Н(Р0₄)з ЗН₂0, гидроксилапа- тит Са4(Р0₄)2(0Н)2, фторапатит Ca₁₀F2(PO₄)₆, штренгит FeP0₄ 2Н₂0, варисцит А1Р0₄ 2Н_гО и др.

В нейтральных и карбонатных почвах преобладают минеральные со­единения фосфора, предположительно связанные с кальцием, в кислых - с железом и алюминием. В природных водах он существует в форме мо­лекул и анионов ортофосфорной кислоты.

Фреоны (хладоны) (от лат. frigor — хлор) — группа галагеносодержащих веществ: Ф-11 (CFC1₃), Ф-12 (CF₂C1₂), Ф-22 (CHC1F)₂ и др., кипящих при комнатной температуре, высоколетучих, химически инертных у по­верхности Земли. Они используются в холодильной промышленности, а также как распылители (в частности, сельскохозяйственных пестицидов и веществ в аэрозольных упаковках).

Фреоны представляют собой газообразные или жидкие вещества, как правило, хорошо растворимые в органических растворителях, а также во многих смазочных маслах и практически нерастворимые в воде. Фреоны негорючи, не образуют взрывоопасных смесей с воздухом и относительно химически инертны. Они не действуют на большинство металлов (до 200°С), стойки к окислителям, кислотам. При контакте с открытым пламенем раз­лагаются с образованием токсичных дифтор- и фторхлорфосгена.

Поднимаясь в стратосферу, фреоны подвергаются фотохимическому разложению с выделением иона хлора, который служит катализатором химических реакций, разрушающих молекулы озона, защищающего пла­нету от жесткого ультрафиолетового излучения. В настоящее время ве­дется постоянное международное наблюдение (мониторинг) за озоновым экраном, плотность которого в 1988 г. была на 5—6% ниже нормы, вслед­ствие чего многие страны сократили производство и потребление фрео- нов, но общий выпуск этих веществ в мире растет (по Монреальскому протоколу, оно должно было быть сокращено на 50% к 2000 г.).

Возрастает и концентрация фреонов в атмосфере. Еще известны и та­кие фреоны, как Ф-14 (CF₄), Ф-13 (CC1₂F₃), Ф-13 (CBrF₃). Наибольшее

значение имеет фреон-12; его получают при действии трехфтористой сурьмы на четырехфтористый углерод (катализаторами в этой реакции служат Вг или SbCl₆): ЗСС1₄ + 2SbF₃ = 3CC1₂F₂ + 2SbCl₃. Производство фреона-12 достигает 15% всей мировой продукции фторорганических соединений.

Тяжелые металлы в природных средах

В настоящее время в биосферу поступает свыше 500 тыс. разновидно­стей химических веществ — продуктов fexHoreHe3a, большая часть кото­рых накапливается в почве. Среди загрязнителей значительное место за­нимают тяжелые металлы.

Тяжелые металлы - группа химических элементов, имеющих плот­ность более 5 г/см³. Для их биологической классификации правильнее руководствоваться атомной массой, т. е. считать тяжелыми металлы с относительной массой более 40. К тяжелым металлам отнесена группа элементов, имеющих большое биохимическое и физиологическое значение. Это так называемые микроэлементы — медь, цинк, молибден, кобальт, марганец.

В зависимости от концентрации в природной среде их определяют или как микроэлементы, или как тяжелые металлы. Однако существует группа металлов, за которыми закрепилось только одно определение — "тяжелые" в смысле "токсичные". К ним относятся ртуть, кадмий, свинец, таллий и некоторые другие элементы. Их считают наиболее опасными загрязнителями окружающей среды наряду с такими металлоидами, как мышьяк, селен, теллур.

Попробуем оценить масштабы загрязнения почвенного покрова, под­вижность и доступность растениям тяжелых металлов, поступающих в почву, рассмотрим вопросы нормирования их содержания в почвах и растениях, трансформации и устойчивости ландшафта к техногенным воздействиям, а также мероприятия по рекультивации загрязненных тер­риторий.

Загрязнение почвенного покрова тяжелыми металлами. Основные ис­точники антропогенного поступления тяжелых металлов в природную среду — тепловые электростанции, металлургические предприятия, карьеры и шахты по добыче полиметаллических руд, транспорт, химические средства защиты сельскохозяйственных культур от болезней и вредителей. Наиболее мощные потоки тяжелых металлов возникают вокруг предприятий чер­ной, особенно цветной металлургии, в результате атмосферных выбросов. Вследствие несовершенства технологических процессов и средств очист­ки выбрасываемых газов загрязняются атмосфера, почвенный и расти­тельный покровы.

Учет источников атмосферного воздуха и инвентаризация выбросов ведется во многих странах.

О вкладе разных источников в загрязнение окружающей среды стран Европы отдельными тяжелыми металлами можно судить по1 данным D.M. Pacend и D. Е. Hassen. Так, вклад в общий выброс кадмия доля цинко-кадмиевых плавильных заводов составляет 60%, медно-никелевых - 23%, от сжигания топлива и отходов - 10 и 3% соответственно. Загрязнение природной среды свинцом происходит, главным образом, в результате сжигания 1 бензина (60%) и производства цветных металлов (22%); произ­водство железа, стали, ферросплавов вносит 11% общего выброса свинца. Цинком загрязняют среду выбросы цинко­-кадмиевых плавильных заводов (60%); при производстве желе- §за, стали и сплавов в окружающую среду поступает 13% общего количества выбросов цинка, в результате сжигания отходов - 117 и древесины - 6%. Основные источники загрязнения медью : медно-никелевые плавильные заводы (50%), сжигание топлива А (22%), производство железа, стали и ферросплавов (11%), I сжигание древесины (11%).

Загрязнение природной среды токсинами происходит, как правило, в результате работы промышленных комплексов, а не отдельных пред­приятий. Учитывая, что плотность потока выпадающих металлов на под­стилающую поверхность пропорциональна их концентрации в воздухе, с помощью специальных методик оценивают конкретный источник поступления металлов в окружающую среду.

Так, сотрудниками Института экспериментальной метеорологии (ИЭМ) установлено, что вокруг предприятий по производству легированных сталей почвы в значительной степени загрязнены кобальтом, молибденом, вольфрамом и цинком; вокруг железорудного производства - свинцом, серебром и мышьяком.

Основные источники антропогенных выбросов вредных веществ в ат­мосферу сосредоточены в индустриальных странах Северной Америки и Европы, т. е. в Северном полушарии.

Содержание металлов в атмосфере колеблется в широком диапазоне и зависит от расстояния от источника загрязнения, характера подсти­лающей поверхности и метеорологических условий в момент измерения. Летучесть металлов обусловлена тем, что они связаны в атмосфере с суб­микронными частицами, которые в воздухе ведут себя практически как газ. Загрязняющие вещества в атмосфере захватываются дождевыми кап­лями или снежинками и выпадают с осадками или на поверхность Земли в виде сухих выпадений.

Промышленные источники аэрогенного загрязнения почвы металла­ми локализованы в пространстве, поэтому они создают высокие уровни загрязнения почв в ограниченных районах. В зависимости от высоты и дисперсного состава выбросов в локальной зоне загрязнения выпадает 10—15% количества металлов, поступивших в атмосферу. Конфигурация изолиний содержания металла в почве вокруг источника выбросов -в ос­новном соответствует климатической розе ветров. Поступление металлов в почву вблизи источников выбросов происходит обычно в форме нерас­творимых соединений.

Масштабы загрязнения природной среды техногенными выбросами, содержащими тяжелые металлы, хорошо иллюстрируют снимки снежного покрова, сделанные с искусственных спутников Земли.

Так, были определены площади вокруг 540 крупных городов бывшего СССР, где происходит систематическое зимнее загрязнение снежного покрова. Площади ореолов, отражающие хроническую за­грязненность снежного покрова в разных городах, составляют от 4 тыс. га до 2,1 млн га, а в районе промышленных комплексов достигают 18 млн га. Географическое расположение областей с хроническим загрязнением снежного покрова соответствует степени их урбанизации. На фотоизображениях ETC постепенно высветляется с юга и юго-запада на север и северо-восток, что характеризует размещение промышленных агломераций, городских поселений и их воздействие на окружающую среду. Общая площадь, подверженная пылевым загрязнениям, превышает 1 млн км² (более 100 млн га) , что составляет 5% территории, на которой формируется устойчивый снежный по- ,кров. Установлено, что за 15 лет наблюдений ореолы вокруг . большинства городов, хотя и медленно, но увеличиваются, а на 1 месте развивающихся промышленных центров появляются новые. Весенняя картина с ростом урбанизации становится все более пестрой, а доля чистых снегов с каждым годом уменьшается.

Подвижность тяжелых металлов в почвах. Трансформация соединения тяжелых металлов, поступающих в почву, включает в себя следующие процессы: растворение, адсорбция катионов тяжелых металлов твердой фазой почв, образование новой твердой фазы. Основным процессом, контролирующим содержание водорастворимых форм тяжелых металлов в почвах, подверженных техногенному загрязнению, является адсорбционно-дерорбционное равновесие.

Установлено, что после внесения оксидов тяжелых металлов содержание их подвижных форм практически не отличалось от содержания в почве, в которую вносили водорастворимые соли тех же тяжелых металлов. Со временем во всех почвах содержание водорастворимой, обменной и не­прочно связанной форм тяжелых металлов уменьшилось, а прочнбсвя- занной форм - увеличивалось.

Концентрация тяжелых металлов в почвенном растворе — наиболее важная экологическая характеристика почвы, поскольку определяет ми­грацию тяжелых металлов по профилю и поглощение их растениями. Изменения влажности почв, активности микробиоты влияют на кислот­но-основное и окислительно-восстановительное равновесие, содержание хелатообразующих соединений, состав почвенной атмосферы, и все это в свою очередь сказывается на подвижности тяжелых металлов.

В поглощении тяжелых металлов почвами действуют 2 механизма: - первый включает адсорбцию с образованием внешне- и внутрисферных комплексных соединений с минеральными и органическими компо­нентами почв;

• второй состоит в осаждении из почвенного раствора труднораствори­мых соединений, т. е. в образовании вторичной твердой фазы.

В дальнейшей судьбе металлов, образующих прочные связи с кисло­родом и серой, большую роль играет комплексное образование с органи­ческим веществом. При достаточно высокой концентрации металла в рас­творе начинается осаждение вторичной твердой фазы: гидроксидов железа, алюминия, карбонатов кальция, магния, сульфидов цинка, кадмия, ртути. При этом концентрация металла в растворе зависти от аниона, обеспечи­вающего минимальную растворимость катиона.

Поступление тяжелых металлов в растения. Важное место при разра­ботке мероприятий по охране природной среды от загрязнения техноген­ными выбросами занимает изучение поглощения тяжелых металлов рас­тениями. Проблема поступления металлов в растения имеет 3 практиче­ских аспекта:

• во-первых, растения являются промежуточным резервуаром, через который металлы переходят из воды, воздуха и, главным образом, почвы в организмы человека и животных, в связи с чем необходима разработка методов защиты пищевых цепей от проникновения токси­кантов в опасных концентрациях;

• во-вторых, доказана токсичность тяжелых металлов для самих расте­ний — как для низших, так и для высших, что ставит ряд вопросов о реакции растений на избыток тяжелых металлов в среде;

• в-третьих, выяснение возможности использования растений в качестве биоиндикаторов загрязненной природной среды тяжелыми металлами. Известно, что при аэротехногенном загрязнении природной среды тя­желыми металлами возможны два основных пути их поступления в рас­тения: 1) из атмосферы - через листовую поверхность и 2) из почвы - через корневую систему.

Большинство проведенных исследований посвящено поступлению тя­желых металлов в растения через корневую систему. Поглощение метал­лов корнями может быть пассивным (неметаболическим) и активным (ме­таболическим):

• пассивное поглощение происходит путем диффузии ионов из почвен­ного раствора в эндодерму корней;

• при активном поглощении необходимы затраты энергии метаболиче­ских процессов, и оно направлено против химических ингредиентов. При обычных концентрациях в почвенном растворе поглощение тя­желых металлов корнями растений контролируется метаболитическими процессами внутри корней. Обнаруживаемое в ряде случаев падение концентрации металлов в растворе вблизи поверхности корней отражает более высокую скорость поглощения корнями по сравнению с диффузи­онным и конвективным переносом в почве. При высоких концентрациях тяжелых металлов в почвенном растворе в транспорте их к корням рас­тений преобладающую роль играет диффузия.

• Установлена тесная корреляция (г = 0,85) между содержанием 1 радиоактивных изотопов в фитомассе проростков и коэффициентами диффузии этих элементов в почвах.

• Поступление тяжелых металлов в растения через корневую систему зависит прежде всего от количества этих металлов в почве. Коэффициен­ты корреляции между содержанием металлов в растениях и средах при разных условиях (тип почвы, влажность, кислотность и др.) могут быть достаточно высоки - в некоторых случаях превышают величину 0,80. Отмечают как линейное, так и нелинейное возрастание содержания ме­таллов при увеличении их концентрации в растворах или питательных средах.

• Различные виды растений в значительной степени различаются по способности поглощать тяжелые металлы. Высшие растения меньше на­капливают тяжелые металлы и менее устойчивы к повышенным концен­трациям, чем низшие. Наиболее высокое содержание ртути, кадмия, ме­ди и цинка отмечено в грибах, мхах и лишайниках.

• Как правило, высокой устойчивостью к воздействию металлов отли­чаются виды растений, растущие в биохимических провинциях с высо­кими концентрациями тяжелых металлов в течение длительного истори­ческого периода (металлофиты). Формирование устойчивости к металлам имеет генетическую основу. Эволюционные изменения у растений, воз­никающие под действием тяжелых металлов, отличают их от популяций тех же видов, растущих на обычных почвах. К металлофитам, например, отно­сят растение Silene maritina, накапливающее в золе цинка до 21000 мг/кг. Различают псевдометаллофиты, способные накапливать металлы только при попадании на обогащенный ими субстрат — Festuca ovina, Agrostis tenuis, A. Stolonifera L.

• Культурные растения, как правило, в меньшей степени способны на­капливать тяжелые металлы и обладают меньшей устойчивостью к ним, чем дикорастущие. Накопление в культурных растениях токсикантов опасно для здоровья людей, поскольку при этом допускается проникно­вение загрязнителей в пищевые цепи. В многочисленных полевых и веге­тационных опытах установлена различная способность сельскохозяйст­венных культур к накоплению тяжелых металлов и устойчивости к ним. Согласно результатам исследований, проведенных в сельскохо­зяйственном институте в г. Нитра, по способности накапли­вать кадмий культуры располагались в следующий ряд (в по­рядке ее возрастания) : овес => пшеница => бобы => горох подсолнечник травы луговые => кукуруза => редис => мор­ковь =>салат. Особенно высокое содержание свинца и кадмия - в моркови и салате по сравнению с другими культурами.

Содержание избыточного количества тяжелых металлов в раститель­ной массе может меняться в течение вегетационного периода. Одна из причин этого — неспособность потока, поступающего из почвы в расте­ния, равномерно в течение всей вегетации насыщать тяжелыми металла­ми прирост биомассы, который в середине лета достигает максимума, и хотя темп их поступления более или менее равномерен, возникает так называемый "эффект разбавления".

На почвах, загрязненных ртутью, установлено, что соотношение со­держания этого элемента в корнях, листьях и зерне составляло соответст­венно 30 : 3 : 1, т. е. сравнительно небольшая часть поступившей в рас­тения ртути достигала зерна, оставаясь преимущественно в корнях.

Преимущественное накопление металлов в корнях объясняется тем, что_ при проникновении в плазму происходят инактивация и депониро­вание значительных количеств тяжелых металлов в результате образова­ния малоподвижных соединений с органическими веществами.

Для минимизации перехода металлов из почвы в растения рекомендуется использовать метод рационального подбора культур. Предпочтение необ­ходимо отдавать, во-первых, техническим культурам, более устойчивым к воздействию тяжелых металлов; во-вторых, тем пищевым и кормовым культурам, товарная (употребляемая в хозяйстве) часть которых наименее подвержена проникновению токсичных металлов и не накапливает их.

При разработке мероприятий по охране природной среды от загряз­нения техногенными выбросами необходимо учитывать поступление тя­желых металлов в растения из атмосферы через листовую поверхность, из почвы через корневую систему, а также влияющие на них факторы.

Нормирование содержания тяжелых металлов в почвах и растениях.

Антропогенная эволюция почвенного покрова зависит как от характера антропогенных воздействий, так и от особенностей природных свойств экосистем, их устойчивости к различным видам нагрузок и способности к восстановлению. Эта эволюция носит глобальный характер с сущест­венным изменением многих закономерностей распределения почв и струк­тур как планеты в целом, так и отдельных регионов.

Необходимо, прежде всего, получить и систематизировать всесторон­нюю информацию о комплексе антропогенных воздействий на почвы и почвенный покров страны, а также изучить трансформации различных по генезису почв и структур почвенного покрова под влиянием отдель­ных видов их воздействий. Особенно важно изучить устойчивость и ре­генеративную (восстановительную) способность почв и почвенного по­крова в различных природных обстановках.

Под нормированием следует понимать такую антропогенную нагрузку, которая при длительном (многолетнем) воздействии на почву не вызывает каких-либо патологических изменений в почвенной биоте и в свойствах ее абиотической части, особенно в почвенном поглощающем комплексе.

Нормирование содержания, в частности металлов, в почвах преду­сматривает установление их предельно допустимых количеств (ПДК). Под ПДК тяжелых металлов следует понимать такие их концентрации, которые при длительном воздействии на почву и произрастающие на ней растения не вызывают каких-либо патологических изменений или ано­малий в ходе биологических почвенных процессов, а также не приводят к накоплению токсичных элементов в сельскохозяйственных культурах и, следовательно, не могут нарушить биологический оптимум для животных и человека.

Различают следующие виды экологического нормирования, ландшафтное, биотическое, почвенное. Нормирование содержания любого ингредиента для почвенно-растительного покрова встречает огромные трудности в связи с тем, что биота, почва, ландшафт, в отличие от сравнительно го­могенных (однородных) водной и воздушной сред, являются гетероген­ными компонентами биосферы в пространстве и времени.

Загрязнители можно разбить на 4 группы — почвохимически активные; биохимически активные; загрязнители, сочетающие в себе признаки обе­их групп; и индифферентные:

• в группу почвохимически активных загрязнителей включены вещества (оксиды щелочноземельных катионов, минеральные кислоты, щелочи, нефтепродукты и др.), воздействующие на щелочно-кислотные, окис­лительно-восстановительные условия, меняющие педохимическую об­становку, морфологию почвенного профиля;

• в группу биохимически активных загрязнителей включены вещества, активно воздействующие на биоту почвы. Это — деформанты, пести­циды, тяжелые металлы, радионуклиды и др.;

• третья группа включает в себя соединения, вещества, являющиеся почвохимически и биохимически активными одновременно. Это, в первую очередь, тяжелые металлы в высоких концентрациях, способ­ные к гидролизу и оказывающие негативное воздействие не только на биоту, но и на физико-химические свойства почв, и ряд других ин­гредиентов, составляющих первые две группы;

• в группу индифферентных загрязнителей входят: оксиды кремния, железа, глинистые минералы и др., являющиеся индифферентными и не оказы­вающие существенного влияния на почвенно-растительный покров.

В соответствии с этой классификацией нормирование загрязнителей должно проводиться с учетом направленности, степени их воздействия на состав почв, их морфологию, на почвенную и наземную биоту.

Существует 3 способа загрязнения почв — агрогенный, гидрогенный, аэрогенный:

• первые два способа загрязнения воздействуют на природные или сельско­хозяйственные экосистемы в основном периодически и только через корневую систему;

• аэрогенный перенос загрязнений является наиболее масштабным по воздействию на природную среду, действует непрерывно, атакует и непосредственно наземный растительный покров. В связи с этим очень важно знать, во-первых, эффекты его непосредственного воз­действия на наземную биоту, во-вторых, скорость поступления и трансформации загрязнителей в почвах.

Большую работу по нормированию содержания химических ингреди­ентов в почвах проводят медики-гигиенисты. Согласно принятой ими схеме, нормирование подразделяется на:

• транслокационное (переход нормируемого элемента в растение);

• миграционное воздушное (переход в воздух);

• миграционное водное (переход в воду);

• общесанитарное, гигиеническое (влияние на самоочищающую способ­ность почвы и почвенный микробиоценоз).

При нормировании содержания тяжелых металлов в почвах некоторые ученые предлагают различать их весовые доли: губительные (летальные), снижающие урожай (сублетальные), не влияющие на рост, развитие и биомассу растений (толерантные) и те доли, которые ведут к накоплению элементов до уровня ПДК по пищевым и кормовым цепям.

В табл. 7 дана классификация почв с точки зрения уровня их загрязне­ния различными тяжелыми металлами, при этом выделяют 4 уровня.

Для того чтобы решить проблему нормирования воздействия того или иного токсиканта, необходимо иметь систему взаимосвязанных показате­лей: предельно допустимые нормы поступления вещества на единицу площади, предельно допустимые концентрации его в атмосфере, назем­ном растительном покрове, почвах, почвенно-грунтовых водах.

Таблица 7

Классификация почв по степени загрязнения металлами, мг/кг воздушно-сухой почвы

В настоящее время многочисленные государственные и ведомствен­ные службы, призванные контролировать состояние компонентов биосферы, свои основные усилия обращают на оценку состояния конечных звеньев и изучаемой системы: источник эмиссии — атмосфера — питье­вые воды — воды открытых водоемов — почва — наземный растительный покров — товарная часть растительной продукции — животные — чело­век, при этом очень мало внимания уделяют начальным звеньям систе­мы. А ведь широко известно: легче предотвратить загрязнение, чем лик­видировать его последствия.

Мероприятия по мелиорации почв, загрязненных тяжелыми металлами. В большинстве промышленных стран Запада благодаря использованию современных промышленных технологий и высокой степени очистки атмосферных выбросов от вредных аэрозолей острота проблемы загряз­нения почв тяжелыми металлами на локальном уровне в последние годы значительно ослаблена и преодолевается. В нашей стране переработка огромных масс сырьевых и энергетических ресурсов вызывала и продол­жает вызывать возникновение многочисленных экологических проблем.

Основные направления природоохранной деятельности должны быть сосредоточены, в первую очередь, на резком сокращении выбросов вредных веществ в атмосферу. Реальность, однако, такова, что безотходных произ­водств нет и, по-видимому, не будет. Необходимо стремиться к созданию малоотходных технологий.

Для снижения загрязнения придорожных территорий бенз(а)пиреном, свинцом и другими продуктами сгорания автомобильного топлива целе­сообразны организация санитарно-защитных зон и высадка лесополос. Сформированные защитные насаждения предотвращают необратимое накопление выбросов автотранспорта в придорожных полосах и сохра­няют хозяйственную ценность этих земель.

Перечислим различные способы химической мелиорации почв, загряз­ненных тяжелыми металлами:

• один из самых распространенных способов — известкование. которое увеличивает поглотительную способность почв, изменяет состав по­глощенных оснований в твердой фазе почвы: водород и обменный алюминий в значительной степени замещаются кальцием;

• внесение органического вещества. Органическое вещество выступает как хороший адсорбент катионов и анионов, повышает буферность почв, понижает концентрацию солей в почвенном растворе. Все это способствует снижению фитотоксичности многовалентных тяжелых металлов, препятствует их поступлению в растения;

• применение ионообменных смол, которые содержат карбоновые и гидро- ксильные группы. Смолы используют в кислотной форме, либо в фор­ме, насыщенной ионами калия, кальция, магния или их смесью и вно­сят в почву в виде гранул или порошка в количестве, зависящем от содержания тяжелых металлов;

существенном снижении фитотоксичности большинства тяжелых ме­таллов в результате образования в почве труднорастворимых солей. Такобогащение почв растворимыми соединениями ортофосфорной ки­слоты, с одной стороны, повышает содержание фосфора в почве, улучшая тем самым ее плодородие, с другой - способствует образова­нию нерастворимых соединений тяжелых металлов. Данный прием наиболее эффективен при сильном загрязнении почв, так как для об­разования нерастворимого осадка нужна определенная концентрация, обеспечивающая образование насыщенного раствора соли того метал­ла, осаждения которого нам необходимо добиться. Наиболее эффек­тивен этот прием в тех случаях, когда можно ожидать соединения ме­талла с анионом кислоты, образующей соль с очень низким произведением растворимости; к таким анионам относятся фосфаты, карбо­наты, силикаты и некоторые другие.

Заслуживает внимания особый вид мелиорации - фитомелиораиия. Исследования бельгийских специалистов показали, что мико­ризные грибы в почвах, загрязненных тяжелыми металлами, при­обретают устойчивость к действию этих опасных токсикантов. Микориза, поглощая большое количество тяжелых металлов из почвы, защищает таким образом древесные породы от их отри­цательного воздействия.

Перечисленные выше способы химической мелиорации являются способами регулирования подвижности соединений тяжелых металлов в почвах. При их использовании сохраняется опасность поступления тяже­лых металлов в растения.

Пестициды в природных средах

Пестицид — химическое соединение, используемое для защиты расте­ний, сельскохозяйственных продуктов, древесины, изделий из шерсти, хлопка, кожи, для уничтожения эктопаразитов животных и борьбы с пе­реносчиками опасных заболеваний.

К пестицидам также относят вещества, используемые для:

• регуляции роста и развития растений (ауксины, гибериллины, ретар­данты);

• удаления листьев (дефолианты);

• уничтожения растений на корню (десиканты);

• удаление цветов и завязей (дефлоранты);

• отпугивания животных (репелленты), их привлечение (аттрактанты) и стерилизации (хемостерилизаторы).

Препараты, используемые для уничтожения животных, называются ин­сектицидами.

Использование пестицидов неизбежно отрицательно влияет на экоси­стемы любого уровня и на здоровье человека. Пестициды следует ис­пользовать по назначению, в минимально необходимом количестве и лишь там, где химические средства защиты нельзя пока заменить биоло­гическими. Из закона "физико-химического единства живого вещества"(В.И. Вернадского) вытекает следствие: вредное для одной части живого вещества не может быть безразлично для другой его части. Поэтому лю­бые физико-химические агенты, смертельные для одних организмов (пестициды и др.), не могут не оказывать вредного влияния на другие организмы.

Помимо того, что химические вещества опасны для человека и тепло­кровных, они также способны вызывать устойчивость у вредных организ­мов, тем самым содействуя возникновению новых, более вредных и опас­ных видов организмов. Кроме того, химические вещества могут нарушать веками сложившиеся взаимодействия в природе между животными и расте­ниями.

В 70-х гг. прошлого века многие страны применяли стойкие в объектах внешней среды химические вещества, что привело к накоплению и цир­куляции химических веществ в объектах внешней среды. Классический пример — применение в сельском хозяйстве ДДТ для борьбы с вредите­лями. Его следы были обнаружены даже в организмах пингвинах, про­живающих в Антарктиде.

Для того чтобы обезопасить действие пестицидов на окружающую сре­ду, необходимо выполнять следующие требования¹:

• все химические вещества должны обладать токсичностью, ядовито­стью для соответствующих вредных организмов и одновременно быть безопасными для человека и теплокровных;

• пестициды должны быть безвредными для защищаемых растений и ока­зывать стимулирующее действие на рост и развитие;

• они не должны вызывать отдаленные последствия для человека, т. е. не должны быть:

• канцерогенными (вызывать злокачественные опухоли, например, рак);

• тератогенными (вызывать уродства при рождении);

• мутагенными (вызывать мутации);

• кумуляционными (накапливаться в объектах внешней среды);

• персистентными (стойкими в объектах среды);

• если вещество вносится в почву, то оно не должно превышать од­ного сезона для средств борьбы с сезонной растительностью и 2-х сезонов — с почвообитающими вредителями, при этом не должно поглощаться растениями и накапливаться в плодах и других частях растений, используемых в пищу;

• пестициды должны быть безопасными с точки зрения хранения, т. е. не горючими, взрывобезопасными;

• пестициды должны хорошо совмещаться в процессе применения;

• быть удобными с точки зрения транспортировки;

• иметь дешевую сырьевую базу для производства, низкую стоимость;

• они должны соответствовать ГОСТ (или стандарту) и стандарты на пес­тициды и технические условия препаративной формы.

Государственный стандарт на пестицид отражает точное название дей­ствующего вещества.

Действующее вещество (начало) - это химическое вещество, входящее в состав пестицида и оказывающее на вредный организм токсическое действие.

ГОСТ подлежат опасные сопутствующие вещества: вещества с 2-й, 3-й связью, наличие иона Н+, который вызывает ожог растений. Если пестицид выпускается в виде порошка, то нормируется:

• степень помола порошка и пылевидных препаратов, внешний вид, цвет и запах;

• правила отбора проб для анализа;

• сам метод анализа;

• упаковка препарата и условия хранения.

Для предотвращения негативных действий пестицидов на биоценозы необходимо:

• проводить химические мероприятия после тщательного обследования посевов и изучения численности вредных организмов, их хищников и вредных паразитов в течение вегетационного периода;

• учитывать возможность выработки у вредных организмов устойчиво­сти к пестицидам;

• проводить мероприятия при достижении экономического порога вредности;

• синтезировать химические вещества избирательного действия;

• правильно выбрать срок обработки, когда полезные насекомые нахо­дятся в диапазоне (в недоступных местах), а вредные организмы на­ходятся в уязвимой фазе;

• совершенствовать препаративные формы и способы внесения — посте­пенно отказываться от дустов, водных концентратов и применять раство­ры в маслах (сухая текучая суспензия - с.т.с), гранулы и микрокапсулы; отказаться от опыливания и перейти к опрыскиванию (ультра мало­объемному опрыскиванию — УМО), а также внесению гранул;

• работать в оптимальные сроки (срок обработки и срок ожидания), не нарушать сроки ожидания. Установить сроки, позволяющие щадить пчел, проводить опрыскивание бордосской жидкостью, хлорокисью меди, 2,4-Д. Необходимо удалять пчел на 5-6 ч с обрабатываемых участков; если обработку ведут карбофосом — на 2 суток, фосфами- дом, рогором (54-58) на 3-4 суток. В прохладную дождливую погоду изоляция увеличивается на 2 суток;

• чтобы предупредить загрязнение воды, использовать вещества быстроразлагающиеся, а токсиканты, опасные для рыб, запрещается вно­сить в зоне рыбохозяйственных водоемов.

Если в растение поступает небольшое количество вещества, то оно начинает хорошо расти, усиливается содержание витамина в плодах — это действие называется стимулирующим. При увеличении количеств ток­сиканта, поступающего в растение, растения начинают отставать в росте, т. е. он оказывает угнетающее действие.

При поступлении очень больших количеств химических веществ на­блюдается гибель растений (ожог) — фитоцидность. При фитоцидности наблюдается снижение всхожести и энергии прорастания растений, ожоги, хлороз, опадание листьев и завязей, нарушение нормального плодообразования, уродство вегетативных органов растения и плодов, нарушается обмен веществ в растении, соответственно ухудшается качество и коли­чество урожая.

Токсикология — наука о ядах и их действии на организм. Агрономическая токсикология — это раздел токсикологии по изучению свойств пестицидов, применяемых в практике сельского хозяйства стра­ны. Она изучает свойства пестицидов, особенности их действия на вред­ные организмы, сорные и культурные растения, теплокровных животных экосистем. Это целенаправленное создание пестицидов и разработка ме­тодов их внесения, исключается возможность отрицательного воздейст­вия на человека и животных.

Токсичность пестицидов - свойство пестицидов в определенных коли­чествах нарушать нормальную жизнедеятельность вредного организма и вы­зывать его гибель.

Мерой токсичности является доза — количество вещества, вызываю­щее определенный эффект. Доза измеряется в мг/кг живого веса. Различают следующие виды доз:

• пороговая — наименьшее количество вещества, которое при однократ­ном введении не вызывает видимых изменений в организме, а выяв­ляются наиболее чувствительными биохимическими и физиологиче­скими тестами;

• токсическая — наименьшее количество вещества, которое при одно­кратном введении вызывает видимое изменение в организме;

• сублетальная — наименьшее количество вещества, которое при одно­кратном введении вызывает серьезные изменения в организме без смертельного исхода;

• летальная — наименьшее количество вещества, которое при одно­кратном введении вызывает гибель 50% особей однородных вредных организмов - LD50.

Гигиеническая классификация пестицидов

Гигиеническая классификация пестицидов впервые была предложена Л.И. Медведевым. Все пестициды подразделяют на 4 группы:

• сильнодействующие ядовитые вещества (СДЯВ), когда LD50 < 50 мг/кг живого веса (например, метафос LD50 = 9-14 мг/кг);

• высокотоксичные вещества — если LD50 составляет от 50 до 200 мг/кг живого веса (фозалон LD50 = 117-138 мг/кг);

• среднетоксичные вещества — если LD50 = 200—1000 мг/кг живого веса (хлорофос LD50 = 560-630 мг/кг);

• малотоксичные вещества, если LD50 > 1000 мг/кг живого вещества (аспирин LD50 = 1750 мг/кг).

• Диоксины — это группа хлорсодержащих органических веществ, кото­рую в последние годы считают наиболее экологически опасной. В группу диоксиноподобных соединений входят суперэкотоксиканты — универ­сальные клеточные яды, которые поражают все живое. Диоксины про­мышленность не выпускает, они образуются при производстве других химических веществ (при синтезе гексахлорфенолов, гербицидов и др.).

• Источниками диоксинов являются также сточные воды предприятий целлюлозно-бумажной промышленности, металлообрабатывающей, элек­тронной, радиопромышленности и др., использующих для обезжиривания хлорорганические растворители. Кроме этого, диоксины попадают в ат­мосферу с выхлопными газами автомобилей, при хлорировании питьевой воды, горении техногенной древесины, сжигании галогенсодержащих и бытовых отходов и т. д. Загрязнение среды возникает и при промыш­ленных авариях.

• Еще в 1968 г. в Японии, а в 1979 г. на Тайване были отмечены массовые пищевые отравления рисовым маслом, загрязненным ди­оксином. Диоксины были выявлены в печени (болезнь Юшо-Ю-Ченг).

• Кроме того, диоксины способны влиять на репродуктивную систему.

• Например, у рабочих, занятых на производстве хлорфенолокси- гербицидов, отмечается импотенция, а у их жен - повышенная частота выкидышей.

• В середине 90-х годов в России были разработаны меры по защите окружающей природной среды и населения от диоксинов и диоксино­подобных токсикантов. Они направлены на создание нормативно-правовой базы, формирование сети аналитических центров по контролю за содержанием диоксинов, разработку рекомендаций по локализации и снижению поступления этих токсикантов от известных источников. Эти меры предусматривают также реабилитацию территорий и населения в наиболее диоксиноопасных регионах России. Были разработаны тех­нологии по удалению диоксинов из воды на основе сорбции на грану­лированных активных углях, которые уже используются на водопроводах Уфы и Москвы.

Глава 8. Загрязнение нефтепродуктами. Шумовое, электромагнитное, биологическое, радиационное загрязнение Загрязнение нефтью и нефтепродуктами

Сжигание угля, нефтепродуктов, газа, битумов и других веществ сопровождается поступлением в атмосферу, почвы и водную среду значительных масс канцерогенных веществ, среди которых осо­бенно опасны полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) и бензпирен (БП). Автотранспорт, авиация, коксохимические и нефтеперегонные заводы, нефтепромыслы способствуют загрязнению окружающей среды эти­ми канцерогенами. Антропогенные источники выбрасывают в атмосферу канцерогенный 3,4-бензпирен, другие токсичные соединения.

• Присутствие повышенных количеств (БП) в воздухе, водах, почвах, пище установлено в городах, промышленных регионах, вокруг предпри­ятий, железнодорожных станций, аэропортов, вдоль дорог. Главный ко­нечный резервуар аккумуляции БП — почвенный покров. Загрязненность бензпиреном почв непромышленных районов, по данным JI.M. Шабада, в среднем за три года составила, мкг/кг: Район жилой застройки: старой 0,34

• новой 0,20

• поселок 0,07

• обрабатываемое поле 0,07

• Наблюдается тенденция увеличения содержания БП. Больше всего его накапливается в гумусовом горизонте почв. С почвенной пылью, грунто­выми водами, в результате водной эрозии, с продуктами питания бензпирен поступает в общие биогеохимические циклы на суше, распро­страняясь повсеместно.

• Ежегодно в мире добывается свыше 2,5 млрд т сырой нефти. Нега­тивное последствие интенсификации нефтедобычи — загрязнение при­родной среды нефтью и продуктами ее переработки. При добыче, транс­портировке, переработке и использовании нефти и нефтепродуктов их теряется около 50 млн т в год. В результате загрязнения значительные территории становятся непригодными для сельскохозяйственного ис­

пользования. С поступлением в почвы сырой нефти и нефтепродуктов нарушается процесс их естественного фракционирования. При этом лег­кие фракции нефти постепенно испаряются в атмосферу, некоторая часть нефти механически выносится водой за пределы площади загряз­нения и рассеивается на путях движения водных потоков. Часть нефти подвергается химическому и биологическому окислению.

Нефть — это сложные смеси газообразных, жидких и твердых углево­дородов, различных их производных и органических соединений других классов. Основные элементы в составе нефти — углерод (83—87%) и водо­род (12—14%). Из других элементов в ее состав в заметных количествах входят сера, азот и кислород. Содержание серы колеблется в широких пределах: от тысячных и сотых долей процента до 6-14%. Содержание азота и кислорода составляет соответственно 0,02—1,7 и 0,005—3,6%.

Кроме того, нефть, как правило, содержит незначительные количест­ва микроэлементов. В составе нефти идентифицировано свыше 1000 ин­дивидуальных соединений. Из них 250 содержат серу, около 85 — кислород и свыше 30 — азот. Более 700 индивидуальных углеводородов, входящих в состав нефти, имеют углеродный скелет от С₁ до С₄₀. В жидких углеродах нефти растворены смолисто-асфальтеновые вещества, которые представляют высокомолекулярные органические соединения, содержащие в среднем до 88% С, до 10 — Н и до 14% гетероатомов.

Для оценки нефти как вещества, загрязняющего природную среду, пред­лагают использовать (Ю.И. Пиковский) следующие признаки: содержание легких фракций (t^o_кип < 200°С), содержание парафина и серы:

• количество легких фракций тесно связано с плотностью и вязкостью нефти, количеством смолистых компонентов, групповым углеводород­ным составом. Легкие фракции обладают повышенной токсичностью для живых организмов, в то же время их высокая испаряемость способству­ет быстрому самоочищению компонентов природной среды;

• парафин — не оказывает сильного токсического действия на живые организмы, но благодаря высокой температуре застывания сущест­венно влияет на физические свойства почв. По степени парафинисто- сти нефти и содержанию легких фракций можно судить о характере воздействия нефтяного загрязнения на почву и устойчивости этого воздействия;

• содержание серы - также важный признак при оценке влияния нефти на природную среду. С увеличением сернистости нефти возрастает опасность сероводородного загрязнения почв.

Основные загрязняющие вещества для почв:

• пластовая жидкость, состоящая из сырой нефти, газа, нефтяных вод;

• газ газовых шапок нефтяных залежей;

• законтурные воды нефтяных пластов;

• нефть, газ и сточные воды нефтяных пластов;

• нефть, газ и сточные воды, полученные в результате отделения пла­стовой жидкости и первичной подготовки нефти;

• подземные воды;

• буровые растворы;

• нефтепродукты.

Эти вещества попадают в окружающую среду вследствие нарушения технологии, различных аварийных ситуаций и т. д. Компоненты газовых потоков осаждаются на поверхности растений, почв, водоемов. Частично углеводороды возвращаются на земную поверхность с осадками, при этом происходит вторичное загрязнение суши и водоемов. С поступлени­ем нефти и нефтепродуктов в окружающую среду с процессами микро­биологического и химического разложения происходит их испарение, что может служить источником загрязнения атмосферы и почв.

Нефтяные вещества способны накапливаться в донных отложениях, а затем с течением времени включаться в физико-химическую, механи­ческую и биогенную миграции вещества. Преобладание тех или иных процессов превращения, миграции и аккумуляции нефтепродуктов чрезвычайно сильно зависит от природно-климатических условий и свойств почв, в которые поступают эти загрязняющие вещества. При попадании нефти в почву происходят глубокие, необратимые изменения морфологических, физических, физико-химических, микробиологических свойств, а иногда и существенные изменения почвенного профиля, что приводит к потере загрязненными почвами плодородия и отторжению территорий из сельскохозяйственного использования.

Свойства нефти и нефтепродуктов

Общее число углеродных атомов в углеводородах нефти колеблется от C₁— С₄ до CgQ. В состав нефти входят следующие углеводороды: алканы (парафины), циклоалканы (нафтены), ароматические углеводороды, асфальтены и смолы, а также олефины.

Растворимость углеводородов в воде различна: газообразные и жидкие углеводороды с числом атомов в молекуле до С₉ хорошо растворяются в воде при невысокой температуре. Растворимость жидких углеводородов падает с увеличением их молекулярной массы. Так, растворимость неф­тяных углеводородов с неразветвленной цепью снижается примерно на порядок на каждые два дополнительных атома углерода для углеводоро­дов от C₆ до С₁₆. С повышением температуры растворимость углеводородов в воде возрастает, а с увеличением давления и солености воды — умень­шается.

К нефтепродуктам обычно относят различные углеводородные фрак­ции, получаемые из нефти. Но в более широком смысле понятие "нефте­продукты" принято представлять как товарное сырье из нефти, прошедшее первичную подготовку на промысле, и продукты переработки нефти, ис­пользующиеся в различных видах хозяйственной деятельности: авиационные и автомобильные, бензинные, реактивные, тракторные, осветительные, керосинные, дизельные и котельные топлива; мазуты; растворители; сма­зочные масла; гудроны; битумы и прочие нефтепродукты (парафин, при­садки, нефтяной кокс, нефтяные кислоты и др.).

При испарении, например, с поверхности загрязненных нефтепродук­тами грунтовых вод они образуют в зоне аэрации газовые ареолы. А имея такое свойство, как образование взрывоопасной смеси при определенном соотношении паров с воздухом, могут взрываться при внесении в эту смесь высокотемпературного источника.

Пары нефти и нефтепродуктов являются токсичными и оказывают отравляющие действия на организм человека. Особенно токсичны пары сернистых нефтей и нефтепродуктов, а также этилированных бензинов. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных паров нефтепро­дуктов в воздухе рабочих зон нефтебаз приведены в табл. 8.

Таблица 8

Предельно допустимые концентрации вредных паров нефтепродуктов в воздухе рабочих зон нефтебаз

Взаимодействие нефти и нефтепродуктов с грунтами, микроорганиз­мами, растениями, поверхностными и подземными водами имеют свои особенности в зависимости от типов нефти и нефтепродуктов.

Метановые углеводороды, находясь в почвах, водной и воздушной сфе­рах, оказывают наркотическое и токсическое действие на живые организмы: попадая в клетки организмов через мембраны, дезорганизуют их.

Промышленная добыча нефти началась в мире более 130 лет назад. В начале XX в. она достигла только 10-15 млн т/год. А в 1992 г. мировое потребление нефти составляло уже свыше 3 млрд т. В России имеется крупная сырьевая база для нефтяной промышленности, которая обладает потенциальными возможностями годовой добычи нефти на уровне 400- 500 млн т.

Добыча, транспортировка, переработка нефти и газа довольно часто сопровождаются значительными потерями и катастрофическим воздейст­вием на окружающую природную среду, которые особенно заметны в пре­делах морских акваторий. Главную опасность для прибрежно-морской зоны представляет освоение месторождений нефти и газа на шельфе. В настоящее время в мире работают около 6500 буровых плат­форм. Более 3000 танкеров заняты перевозкой нефтепродуктов. В 2000 г. объем танкерных перевозок сырой нефти и нефтепро­дуктов водным путем достиг 1 млрд т/год. Потери при разра­ботке нефти на шельфе составляют 0,1 млн т/год. Самой крупной катастрофой за всю историю был выброс нефти из скважины, известной под названием Айсток-1, на мелково­дье Мексиканского залива в 197 9 г. Из этой скважины в воды залива попало 304 тыс. т сырой нефти.

Поступление нефтепродуктов в мировой океан (табл. 9) составляет примерно 0,23% от годовой мировой добычи нефти. Во Вторую мировую войну в результате потопления и повреждения танкеров в океаны посту­пило около 4 млн т нефти. Загрязнение морей и океанов нефтью проис­ходит главным образом в результате слива за борт танкерами И судами нефтесодержащих вод.

Таблица 9

Источники и пути поступления нефтяных углеводородов в Мировой океан

На суше основная масса нефтепродуктов транспортируется по трубо­проводам. Наиболее уязвимая часть магистральных трубопроводов — это переходы через реки, каналы, озера и водохранилища. Магистральные трубопроводы пересекаются с железными и шоссейными дорогами, ре­ками, озерами и каналами. И нередко на переходах возникают аварий­ные ситуации, тем более, что почти 40% протяженности магистральных трубопроводов проработало более 20 лет.

Нефтяное загрязнение является тем техногенным фактором, который влияет на формирование и протекание гидрохимических и гидрологиче­ских процессов в морях, океанах и внутренних бассейнах. Существует понятие "фоновое состояние природной среды", под которым подразуме­вают состояние природных экосистем на обширных не урбанизирован­ных территориях, испытывающих умеренные антропогенные воздействия за счет загрязняющих веществ, поступающих от ближних и дальних ис­точников эмиссии в атмосферу и сбросов сточных вод в водоемы.

Атмосфера способствует испарению летучих фракций нефти и нефте­продуктов. Они подвергаются атмосферному окислению и переносу и могут вернуться на землю или в океан. В наиболее неблагоприятных условиях находятся бассейны рек Енисея, Оби и Волги, где в некоторых местах концентрация неф­тепродуктов превышает 1 мг/л. Значительно более благоприят­ные условия наблюдаются на востоке страны, где в бассейнах рек Лены, Амура и других концентрация нефтепродуктов прак­тически не превышает величину рыбохозяйственной ПДК - 0,05 мг/л. Относительно удовлетворительная обстановка характеризует реки Европейской России, относящиеся к бассейнам Ба­ренцева, Белого, Балтийского, Черного и Азовского морей. В них концентрации нефтепродуктов превышает ПДК всего в 2-3 раза.

Наземные (расположенные в пределах суши) объекты нефтедобычи и нефтепродуктообеспечения в силу производственной специфики и тех­нологических особенностей служат антропогенными источниками за­грязнения таких составных элементов геологической среды, как земная поверхность, почвы и подстилающие горизонты подземных вод, а также рек, .водохранилищ, прибрежных зон морских акваторий и т. д.

Следует отметить неравномерност ь загрязнения территории нефтепро­дуктами. Данная особенность обусловлена характером распределения различных (по объемам, интенсивности, продолжительности и срокам восстановления) хронических и аварийных утечек и проливов нефтепро­дуктов. Но первостепенное значение в распределении загрязнения имеют аварийные ситуации, поскольку в таких случаях происходят потери больших количеств нефтепродуктов, значительная часть которых может идти на инфильтрацию.

При рассмотрении загрязнений геологической среды их дифференци­руют по особенностям влияния на основные элементы геологической среды загрязняющих веществ:

• техногенному нефтепродуктовому загрязнению подвергается прежде всего земная поверхность (на участках хронических и аварийных уте­чек и проливов нефтепродуктов из поверхностных источников загряз­нения, а также на участках наземного скапливания и транзита техно­логических сточных и загрязненных атмосферных вод);

• грунты зоны аэрации — приуроченные к участкам загрязнения грунты земной поверхности и подземных источников. Последний вид загрязне­ния считается наиболее опасным, т. к. возможно его быстрое и широ­кое распространение за пределы первоначального загрязненного уча­стка и проникновения в поверхностные воды (водотоки и водоемы), тесно связанные с грунтовыми водами, а также к водозаборным со­оружениям, отбирающим подземные воды или же даже поверхност­ные для целей водоснабжения.

Указанные виды загрязнения тесно взаимосвязаны. Можно выделить 4 основных варианта данных связей, действующих на загрязненных нефте­продуктами территориях:

• при инфильтрации жидкостных загрязнений вниз от поверхностных и под­земных источников загрязнения через зону аэрации. В результате часть веществ-загрязнителей в различных формах задерживается почвогрунтами и накапливается в них, а другая часть инфильтрующих (прони­кающих через природные фильтры) и жидких нефтепродуктов прохо­дят через зону аэрации и обнаруживается в загрязненных ими сточ­ных водах. При этом некоторые из нефтепродуктовых компонентов в силу своих физических свойств непосредственно загрязняют подзем­ные воды, а другие — скапливаются над ними;

• при последующей инфильтрации через загрязненную зону аэрации даже относительно чистых дождевых и талых вод или техногенных водных утечек скопившиеся ранее в почвогрунтах (вторичные) нефтепродук­ты-загрязнители вымываются или растворяются к грунтовому гори­зонту, где они накапливаются либо над уровнем грунтовых вод, либо в самих грунтовых водах;

• при естественных или техногенных повышениях уровня грунтовых вод данные воды вступают в непосредственное взаимодействие с грунтами как бы «отступающей" зоны аэрации:

• если грунтовые воды чистые, то они загрязняются скопившимися в почвогрунтах нефтепродуктами;

• если грунтовые воды уже загрязнены, то происходит загрязнение зон аэрации;

• если же загрязнены и грунтовые воды, и грунты зоны аэрации, то происходит увеличение загрязненности тех и других;

• при естественных или техногенных понижениях уровня грунтовых вод, если они были загрязнены нефтепродуктами, часть загрязняющих ве­ществ в различных формах удерживается и остается в грунтах "насту­пающей" зоны аэрации, выступая в дальнейшем в роли "вторичного" источника техногенного загрязнения подземных вод.

Формы нахождения нефтепродуктов в геологической среде

Формы нахождения нефтепродуктов в геологической среде - это физи­ческие состояния, при которых нефтепродукты перемещаются и скаплива­ются на земной поверхности, в почвах, грунтах и подземных водах.

Плавной формой нахождения нефтепродуктов в геологической среде целесообразно считать легкоподвижное жидкостное состояние низкоплот­ных нефтепродуктов или, точнее, перемещение и скапливание в грунтах. Данная форма обычно служит основой и исходной формой для образования большинства других форм. Другие, менее распространенные формы - это слабоподвижное состояние низкоплотных нефтепродуктов и весьма слабо­подвижное жидкое состояние высокоплотных нефтепродуктов.

Значительная часть легкой фракции нефти разлагается и улетучивает­ся еще на поверхности почвы или смывается водными потоками. При испарении из почвы удаляется от 20 до 40% легкой фракции. Частично нефть на земной поверхности подвергается фотохимическому разложе­нию. Количественно сторона этого процесса еще не изучена.

Важная характеристика при изучении нефтяных разливов на почвах - содержание твердых метановых углеводородов в нефти. Твердый парафин не токсичен для живых организмов, но вследствие высоких температур застывания и растворимости в нефти (+18°С и +40°С) он переходит в твердое состояние. После очистки его можно использовать в медицине.

При оценке и контроле загрязнения окружающей среды выделяют группы нефтепродуктов, различающиеся.

• степенью токсичности по отношению к живым организмам;

• скоростью разложения в окружающей среде;

• характером произведенных изменений в атмосфере, почвах, грунтах, водах, биоценозах.

В почвогрунтах техногенные нефтепродукты находятся в следующих формах.

• в пористой среде — в жидком легкоподвижном состоянии;

• на частицах горной породы или почвы — в сорбированном, связанном состоянии;

• в поверхностном слое почвы или грунта — в виде плотной органоминеральной массы.

Почвогрунты считаются загрязненными нефтепродуктами, если кон­центрация нефтепродуктов достигает уровня, при котором:

• начинается угнетение или деградация растительного покрова;

• падает продуктивность сельскохозяйственных земель;

• нарушается экологическое равновесие в почвенном биоценозе;

• происходит вытеснение одним—двумя произрастающими видами рас­тительности остальных видов, ингибируется деятельность микроорга­низмов;

• происходит вымывание нефтепродуктов из почвогрунтов в подземные или поверхностные воды.

Безопосным уровнем загрязнения почвогрунтов нефтепродуктами реко­мендуется считать уровень, при котором не наступает ни одного из нега­тивных последствий, перечисленных выше, вследствие загрязнения неф­тепродуктами. Нижний безопасный уровень содержания нефтепродуктов в почвогрунтах для территории России отвечает низкому уровню загрязнения и составляет 1000 мг/кг. При более низком уровне загрязнения в почвенных экосистемах происходят относительно быстрые процессы самоочищения, а негативное влияние на окружающую среду незначительно.

Для различных природных условий рекомендуются следующие верхние пределы безопасного уровня загрязнения почвогрунтов нефтепродуктами:

• мерзлото-тундрово-таежные районы - низкое загрязнение (до 1000 мг/кг);

• таежно-лесные районы — умеренное загрязнение (до 5000 мг/кг);

• лесостепные и степные районы — среднее загрязнение (до 10000 мг/кг). В.М. Гольдберг и Ю.И. Пиковский разработали общую классификацию

уровней нефтепродуктового загрязнения почвогрунтов в целом (табл. 10).

Таблица 10

Классификация уровней нефтепродуктового загрязнения почвогрунтов в целом

Для слежения за уровнем загрязнения почвогрунтов от хронических утечек нефтепродуктов, предотвращения критических экологических си­туаций, а также для оценки загрязненности почвогрунтов ведут отбор проб почвогрунта. Если же авария уже произошла, то при отборе проб уста­навливают:

• глубину проникновения нефтепродуктов в почвогрунты, их направле­ние и скорость внутрипочвенного потока;

• возможность и масштабы проникновения нефтепродуктов из почвог­рунтов в водоносные горизонты;

• ареал распространения нефтепродуктов в пределах загрязняемого во­доносного горизонта;

• источник загрязнения почвогрунтов и вод.

Пункты отбора проб определяются в зависимости от рельефа местно­сти, гидрогеологических условий, источника и характера загрязнения.

Шумовое загрязнение и санитарно-защитная зона

Шум — это:

• во-первых, беспорядочные колебания различной физической приро­ды, отличающиеся сложностью временной и спектральной структуры;

• во-вторых, это комплекс звуков, вызывающих неприятные ощущения или разрушающих орган слуха, к которым относятся практически лю­бые звуки, выходящие за рамки звукового комфорта. В этом смысле шум — одна из форм физического загрязнения среды жизни. Физиолого-биохимическая адаптация к шуму невозможна. Особенно тяжело переносятся внезапные резкие звуки высокой частоты. Шум бо­лее 80 дБ вызывает постепенное ослабление слуха, болезни нервногпсихического стресса.

Стресс шумовой — эмоциональное и физическое напряжение, связанное с громкими звуками и особенно с постоянным шумовым дискомфортом.

При увеличений шума на рабочем месте на 25 дБ производи­тельность труда падает на 25%, а производство бракованной продукции возрастает на 14,5%. В районах современных круп­ных аэропортов в радиусе 15 км наблюдается статистически достоверное увеличение числа мертворожденных детей и замет­ное ухудшение здоровья населения.

Шум вызывает язвенную болезнь, гипертонию, повышает агрессив­ность и т. д.

Очень сильный шум (свыше 110 дБ) ведет к шумовому опьянению (или к неагрессивному, возбужденному состоянию), а затем к разрушению тка­ней тела, прежде всего слухового аппарата.

Естественный шумовой фон (10—30 дБ) практически безвреден и даже приятен для человека (журчание ручья, шелест листвы, шум прибоя и др.).

Допустимая граница громких звуков составляет примерно 80 дБ, а 130 дБ вызывают болевые ощущения, 150 дБ — непереносимы (рис. 7.).

Рис. 7. Интенсивность звука (в дБ) от различных источников

Наиболее часто вредное воздействие оказывают промышленные шу­мы. Но все чаще источником шумового загрязнения становится бытовая техника.

Нервная система угнетается вследствие способности звука к аккуму­лирующему действию, т. е. акустические раздражения накапливаются в ор­ганизме и раздражающе действуют на нервную систему. Поэтому у людей, работающих в шумных условиях, часто встречаются нервно-психические заболевания. Однако абсолютная тишина тоже может угнетать человека.

Инфразвуки, не воспринимаемые слухом человека, также влияют на психику: угнетается интеллектуальная деятельность, ухудшается настрое­ние, появляется ощущение тревоги, испуга, страха, а при высокой ин­тенсивности — чувство слабости. Опасность представляют и ультразвуки. (также не слышимые человеком) особенно для нервной системы.

Организм человека практически беззащитен против шума, инфразвука и ультразвука, т. к. их действие незаметно.

В зависимости от источника, производящего шум, его можно подразде­лить на:

- шум авиационный — создаваемый работой двигателя и аэродинамически­ми характеристиками самолета. Максимально допустимый уровень шума авиационного двигателя у поверхности земли определяется в 50 дБ;

• шум бытовой — возникающий в жилых помещениях от работы радио­аппаратуры, бытовых приборов и поведения людей. Устраняется хо­рошей звукоизоляцией и звукопоглотительными устройствами, в том числе бесшумной бытовой техникой, допустимый уровень шума от которой составляет порядка 40 дБ. Общий уровень шума в жилых по­мещениях не должен превышать 40 дБ днем и 30 дБ ночью;

• шум импульсный — шум, состоящий из одного или нескольких звуко­вых сигналов, каждый с длительностью менее 1 с. Такой непостоян­ный шум оценивается в эквивалентных уровнях звука, под которым понимается среднестатистический уровень звука непостоянного шума, оказывающий на человека такое же воздействие, как и постоянный шум того же уровня;

• шум информационный — лишняя дублирующая или не несущая смы­словой нагрузки информация;

• шум прерывистый — это шум, уровень звука которого периодически резко падает до уровня фонового шума. Такой шум оценивается по уровню среднеквадратичных звуковых давлений в областях спектра (как и постоянный), соответствующих частотам 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000 Гц. Ориентировочная оценка шума может быть про­ведена прибором — шумомером;

• шум производственный — создаваемый в производственных помещени­ях работающими механизмами и машинами. Подавляется звукопогло­тительными устройствами (потолками, стенами и т. д.) или же созда­нием "противошума" (шума той же интенсивности с той же частотой, но в противофазе, что приводит к гашению звуковой волны;

• шум промышленный — его источником служит промышленное (или же сельскохозяйственное) предприятие. Для снижения его воздействия на жителей населенных мест устраивают противошумовые разрывы и лесные защитные полосы;

• шум транспортный — создаваемый двигателями, колесами, тормозами и аэродинамическими особенностями транспортных средств. Подав­ляется глушителями выхлопных газов, увеличением обтекаемости ку­зовов, улучшением покрытий дорог, установкой экранов;

• шум уличного движения — совокупность транспортного шума и всех остальных звуков улицы. В домах этот шум снижается при закрытых окнах, специальными противошумовыми устройствами, навеской ог­раждений на балконы и лоджии, большой толщиной стен строений. Допустимый шум уличного движения у стен домов: днем — 50 дБ, а но­чью — 40 дБ.

Орган слуха человека может приспосабливаться к некоторым посто­янным или повторяющимся шумам (слуховая адаптация). Однако эта приспособляемость не может защитить от потери слуха, а лишь временно отодвигает сроки ее наступления. В условиях городского шума происхо­дит постоянное напряжение слухового анализатора, что вызывает увели­чение порога слышимости на 10—25 дБ. Шум затрудняет разборчивость речи, особенно при уровне шума более 70 дБ.

Постоянный шум способен вызывать перенапряжение центральной нервной системы, вследствие чего большое число людей подвержено за­болеванию сердечно-сосудистой системы, ухудшению зрения, атероскле­розом и нарушениям нервной системы. Особенно отрицательно шум воздействует на функциональное состояние сердечной системы у детей.

Шум в больших городах сокращает продолжительность жизни челове­ка на 8-10 лет и более, нередко провоцирует людей к насилию, суициду, убийству. Шумовые раздражения нарушают сон, что в свою очередь ска­зывается на эффективности отдыха и может приводить к состоянию хро­нической усталости, сонливости, из-за чего также ухудшается работоспо­собность, а организм становится восприимчивым к болезням.

В ночное время шум способен накапливаться. Ночной шум в 55 дБ вы­зывает такие же физиологические эффекты, как дневной шум в 65 дБ. Если шум в 65 дБ повторяется 5 и более раз за ночь, то это причиняет значительный вред здоровью человека.

Пороговое же значение шума (40-70 дБ, в зависимости от причин) вызывает нарушение сна. У детей этот порог достигает 50 дБ, а у взрос­лых - 30 дБ, у людей пожилого возраста еще ниже.

Если сравнивать воздействие шума на людей, занятых физическим или умственным трудом, то в последнем случае шум вызовет большее беспокойство, чем в первом.

Для зашиты населения от вредного влияния городского шума необходимо регламентировать его интенсивность, спектральный состав, время дейст­вия и другие, не менее значимые параметры. Разрабатываются нормы допустимых уровней внешнего шума от различных источников.

При гигиеническом нормировании в качестве допустимого устанавливается такой уровень шума, действие которого в течение длительного времени не вызывает изменения комплекса физиологических показателей, отражаю­щих реакции наиболее чувствительных к шуму систем организма.

Нормативность уровня звукового давления и уровня звука для поме­щений жилых и общественных зданий, территорий микрорайонов, мест отдыха устанавливается в соответствии с санитарными нормами допус­тимого шума (табл. 11).

Таблица 11

Допустимые уровни шума на территориях различного хозяйственного назначения

Среди причин повышенного уровня шума можно отметить следующие:

• возрастание уровня шума из года в год по причине отсутствия новых, бесшумных видов транспорта, увеличение мощности реактивных дви­гателей самолетов;

• высокая стоимость шумозащитных сооружений, отсутствие разрабо­ток технико-экономического характера в данной области;

• недостаточный территориальный разрыв для обеспечения шумозащиты населенных пунктов, территорий массового отдыха и туризма, ку­рортов, лечебных центров;

• нарушение нормативных документов или отсутствие учета санитарных норм при застройке и проектировании магистральных автодорожных и железнодорожных трасс, мест размещения аэропортов.

Эти четыре причины и определяют комплекс мероприятий по защите от шума.

Наибольшее значение имеет метод снижения шума на пути его распро­странения. включающий различные мероприятия:

• организацию необходимых территориальных разрывов (которые дают возможность значительно снизить уровень шума на селитебных тер­риториях) между источниками внешних шумов и зонами различного хозяйственного назначения с нормируемым шумовым режимом;

• рациональную планировку и застройку территории;

• использование рельефа местности в качестве естественных природных экранов;

• шумозащитное озеленение.

Санитарные нормы и правила предусматривают создание санитарно- защитных зон между производственными объектами, транспортными магистралями, аэродромами, морскими и речными портами и жилой за­стройкой. В этих целях допускается размещение экранирующих зданий нежилого назначения, которые обладают высоким уровнем шумозащиты. Они способны снижать транспортный шум на 20-30 дБ и надежно за­щищать внутриквартальную территорию. В таких зданиях можно распо­лагать гаражи, мастерские, столовые, кафе, ателье, рестораны, но не ре­комендуется размещать в них аптеки, библиотеки и т. д.

Аэропорты следует выводить за пределы города, вне зон отдыха. Рас­стояние между аэропортом и селитебной зоной должно быть в пределах от 1 до 30 км.

Для снижения шума в градостроительной практике применяют есте­ственные экранирующие сооружения, основанные на использовании рельефа местности, - насыпи, выемки, овраги и т. п.

Исключительной способностью задерживать и поглощать шумовые воздействия обладают деревья и кустарниковые насаждения, высаженные вдоль автомагистралей.

Норматив предельно допустимого уровня шума

Норматив предельно допустимого уровня шума устанавливается на уровне. который обеспечит сохранение здоровья и трудоспособности людей, охрану растительного и животного мира, благоприятную для жизни окружающую природную среду.

Техника, эксплуатация которой сопровождается повышенным уров­нем шума (с максимальным уровнем звука более 85 дБ), не должна соз­давать шум на территории, непосредственно прилегающей к жилым зда­ниям, выше уровня приведенного в табл. 12.

Таблица 12

Допустимые уровни шума, создаваемые внешними источниками на территории, прилегающей к жилым зданиям

где: LA_max — максимальный уровень звука;

LА_ЭКВ — эквивалентный (по энергии) уровень звука.

Автомобиль не должен создавать внешний шум выше следующих уровней:

• с полной массой свыше 3500 кг — 83 дБ;

• с полной массой до 3500 кг — 77 дБ;

• с полной массой выше 1200 кг и с двигателями мощностью 146 кВт и выше — 84 дБ.

В дневное время допускается превышение нормативного уровня на 5 дБ.

Электромагнитное загрязнение

Электромагнитное загрязнение — форма физического загрязнения, возникающая в результате изменения электромагнитных свойств среды (от линий электропередачи, передатчиков радио- и телевизионного сигнала, работы некоторых промышленных установок и т. п.). Приводит к нару­шениям работы и изменениям в тонких клеточных и молекулярных био­логических структурах.

Масштабы электромагнитного загрязнения среды стали столь сущест­венны, что Всемирная организация здравоохранения включила эту про­блему в число наиболее актуальных для человечества. За последние не­сколько десятилетий сформировался новый фактор окружающей среды — электромагнитные поля (ЭМП) антропогенного происхождения. Некоторые специалисты относят ЭМП к числу сильнодействующих экологических факторов с катастрофическими последствиями для всего живого.

Напряженность полей особенно резко возрастает вблизи ЛЭП, радио- и телестанций, средств радиолокации и радиосвязи (в том числе мобиль­ной и спутниковой), различных энергетических и энергоемких устано­вок, городского транспорта.

С точки зрения эволюционного процесса, как отмечал директор Цен­тра электромагнитной безопасности О. Григорьев, колоссальный рост на­пряженности ЭМП можно рассматривать как одномоментный скачок с неясными пока биологическими последствиями.

Результатом продолжительного воздействия ЭМП даже относительно слабого уровня могут быть раковые заболевания, изменение поведения, потеря памяти, болезни Паркинсона и Альцгеймера, синдром внезапной смерти внешне здорового ребенка, угнетение половой функции и другие нарушения. Особо следует отметить опасность воздействия ЭМП для развивающегося в утробе матери организма (эмбриона) и детей, а также людей, подверженных аллергическим заболеваниям, поскольку они обла­дают исключительно большой чувствительностью к ЭМП.

За последние годы в городах количество разнообразных источников ЭМП во всем частотном диапазоне (вплоть до десятков гигагерц) резко увеличивается. Это системы сотовой связи, неисчислимое количество систем мобильной связи, радары ГАИ, новые телеканалы и радиовеща­тельные станции. При выдаче разрешения на эксплуатацию конкретного объекта, как правило, не учитывается общая электромагнитная обстановка, сложившаяся в предполагаемом месте размещения нового источника ЭМП, в основном из-за отсутствия возможности получения данных такого рода. В Москве уровень радиоактивного фона возрос на 2-3 порядка, и, что особенно важно, распределяется крайне неоднородно. Осо­бую озабоченность вызывает электромагнитная обстановка около радиопередающих центров, что следует из приведенных ниже данных.

Таблица 13

Уровень средней напряженности переменного электрического поля в диапазоне от 100 кГц до 3 ГГц

Неоднородность распределения электромагнитного или переменного полей заключается в том, что в некоторых районах, на улицах или проспектах

их фон меняется в 5—7 раз и более. Причинами этого являются различ­ный рельеф местности, разноэтажные застройки, мощность генерирующих источников. Передвигаясь по улицам города, человек попадает в течение короткого времени в зоны с разной напряженностью поля, а это значит, что каждый раз должны срабатывать механизмы адаптации. Очевидно, что такой режим не является естественным для человека, а следователь­но, опасен.

Заметим, что ставший привычным для крупного города фон низко­частотного электромагнитного поля соответствует ситуации высокой геомагнитной активности (магнитные бури), а тому, что происходит на отдельных участках, и вовсе трудно найти природный аналог.

Например, в электропоездах уровень ЭМП превышает естественный фон в сотни тысяч раз, а напряженность переменного магнитного поля может достигать 10 мТл. Такие изменения поля могут послужить пуско­выми механизмами для патологических процессов у людей, уже стра­дающих от сердечно-сосудистых заболеваний. Так, интенсивность ЭМП в Санкт-Петербурге примерно в тысячу раз превышает фон за чертой города. В отдельные дни, в ос­новном рабочие, средняя напряженность техногенных низкочас­тотных полей составляет около 600 мТл, в субботу и воскре­сенье интенсивность ЭМП падает в 1,5 раза.

Существенно меньше исследован вопрос о влиянии на человека ЭМП низких и сверхнизких частот (от тысячных долей до десятков герц). Между тем, в последнее время появились данные, свидетельствующие о том, что низкочастотные поля доставляют человеку неприятностей не меньше, чем высокочастотные. Эти поля генерируются при работе многочисленных электроустановок производственных предприятий и городского транс­порта, в вагонах метро, троллейбусов, трамваев и электричек.

Изложенное выше не означает, что все поголовно заболеют от ЭМП, но информация о состоянии электромагнитной обстановки должна быть известна некоторым группам населения, особенно людям с ослабленным здоровьем, пожилым людям со стимуляторами сердечной деятельности.

Для того чтобы ослабить вредные воздействия на человека источни­ков электромагнитного поля промышленной частоты, вокруг этих источ­ников должна быть отведена санитарно-защитная зона. Размер этой зоны зависит от вида источника излучения, напряжения в передающей линии и ряда других факторов.

На сегодняшний день многие специалисты принимают за безопасные для постоянно проживающих вблизи ЛЭП людей уровни электромагнитного поля менее 0,1 мкТл. Человек, возделывающий грядки под линией электропере­дачи напряжением 500—750 кВ, находится в зоне действия ЭМП с напря­женностью электрической компоненты более 10 кВ/м. Гигиенические нор­мативы разрешают работнику находится в зоне действия электрического поля с частотой 50 Гц и напряженностью 10 кВ/м не более 3 ч, а для поля Напряженностью 20 кВ/м и выше — не более 10 мин в день. Следова­тельно, строить дома под высоковольтной линией не рекомендуется.

Для защиты от электромагнитного поля разработаны специальные ре­комендации по снижению напряженности электрического поля, генерируе­мого системами распределения и передачи электроэнергии, например:

• заземлять металлическую крышу, а на неметаллическую крышу уста­навливать заземленную сетку;

• на открытой местности могут применяться железобетонные заборы, тросовые экраны или просто посадки деревьев и кустарников высотой более 2 м.

Отличительная особенность всех этих мер состоит в том, что они мо­гут и не защитить от воздействия электрического поля, но в любом слу­чае предполагается, что после защитных мероприятий будут проведены специальные измерения полей. Заметим, что для магнитной составляю­щей все эти рекомендации бесполезны — защиты от низкочастотного маг­нитного поля практически не существует.

В последнее время большой интерес в России вызывает проблема воз­действия электромагнитных полей, образующихся вокруг теле- и радиопере­дающих вышек, на здоровье людей, проживающих в районе их располо­жения. В крупных российских городах расположено около десятка теле­визионных и радиопередающих башен (антенн).

Так, если в начале 90-х годов в Москве действовали четыре канала радиовещания в УКВ-диапазоне, то сейчас уже насчитываются десятки УКВ-каналов и каналов в диапазоне FM. В большинстве своем передат­чики FM-диапазона расположены в неподходящих местах. Как правило, телевизионные башни, например, Останкинская в Москве, возведены непосредственно в районах жилой застройки, что приводит к электро­магнитному загрязнению окружающей среды.

В связи с этим несомненный научный и практический интерес пред­ставляют результаты исследований, проведенных в г. Бирмингеме (Вели­кобритания) группой X. Долк из Лондонского института гигиены и тро­пической медицины¹. Телевизионная башня "Sutton Goldfield" в Бирмингеме ведет вещание на восьми телевизионных каналах общей мощностью пе­редатчиков 1000 кВт и на трех радиоканалах в диапазоне УКВ (FM) мощностью 250 кВт. Мачта высотой 24 0 м расположена на расстоянии 200 м от жилого комплекса. Всего в радиусе 10 км от башни проживают 400 тыс. человек.

Британские исследователи разделили 10-километровую зону вокруг башни на 10 концентрических колец и изучили медицин­скую статистику по заболеваниям всеми формами рака с 197 4 по 1986 г. Полукилометровая зона вокруг башни оказалась в бу­квальном смысле слова смертельной. Здесь болели лейкемией почти в 10 раз чаще, чем за пределами этой зоны. На рас­стоянии 1-3 км от телевизионной башни жители подвергались риску заболеть лейкозом в 1,5-2,5 раза чаще, чем население этого района. Лишь на расстоянии более 6 км от башни смер­тельное влияние ее прекращалось.

Максимальные уровни излучения, зарегистрированные вблизи поверхности земли около телебашни, составили 1,3 мкВт/см² для телевизионного сигнала и 5 мкВт/см² для радиосигнала FM. Эти уровни стандартны для электромагнитной обстановки во­круг излучающих устройств.

В настоящее время группа лондонских ученых продолжает обширное эпидемиологическое обследование жителей территорий, прилегающих к 21 британской радиопередающей станции. При этом они выделяют три группы радиопередающих объектов в за­висимости от их возможной опасности для здоровья:

• к первой группе относятся передающие центры телевизионно­го сигнала с передатчиками мощностью более 500 кВт и УKB(FM)- передатчиками, мощностью 250 кВт;

• ко второй группе — радиопередающие центры УКВ (FM)-диапазона с передатчиками мощностью до 250 кВт;

• и к третьей группе - телевизионные башни с передатчиками мощностью 500—100 кВт.

Ученые пока не могут ответить на вопрос, почему именно излучение передатчиков УКВ (РМ)-диапазона, особенно в сочетании с телевизион­ным сигналом, могут наносить особый вред здоровью человека.

Приведенные параметры передатчиков достаточно стандартны. Так, по классификации X. Долк, телевизионные башни в крупных российских городах могут быть отнесены к третьей группе, а к первой группе можно отнести мачту Останкинского телевизионного передающего центра. Тот факт, что суммарная мощность передатчиков УКВ (РМ)-диапазона на многих объектах не превышает 25 кВт, еще не означает, что уровень воз­действия электромагнитного поля можно считать абсолютно безопасным. Ведь интенсивность поля зависит не только от мощности передатчика, но и от расстояния до него. Например, слабый передатчик мощностью 5 кВт на расстоянии 100 м создает такую же интенсивность облучения, как и мощ­ный передатчик в 100 кВт на расстоянии 2 км.

В связи с тем, что вопрос о влиянии на здоровье человека электро­магнитных полей теле- и радиопередающих башен в районах жилых за­строек в городах России пока малоизучен, необходимо провести анало­гичные исследования в крупных городах России.

Биологическое загрязнение

Биологическое загрязнение — это случайное или связанное с деятель­ностью человека проникновение в эксплуатируемые экосистемы и техно­логические устройства, а также в природные экосистемы нужных им рас­тений, животных и микроорганизмов. Оно часто оказывает негативное влияние при массовом размножении пришлых видов.

Особенно загрязняют природную среду те промышленные производ­ства, которые производят вакцины, антибиотики, ферменты, сыворотки, кормовые белки, биоконцентраты и т. п. - т. е. предприятия микробио­логической промышленности при промышленном биосинтезе, в выбро­сах которых присутствуют живые клетки микроорганизмов.

К биологическому загрязнению относят еще и интродукцию (предна­меренную или случайную), а также чрезмерную экспансию живых организ­мов (например, известные переселения кроликов и овец в Австралию). Кроме того, наличие свалок и несвоевременная уборка твердых бытовых отходов привели к численному росту синантропных животных: голубей, крыс, ворон, насекомых и др.

В настоящее время высокий уровень животноводства обеспечивается различными мероприятиями, в том числе и широким применением ан­тибиотиков, которые используются как стимуляторы роста и средства против желудочно-кишечных расстройств животных. В нашей стране для этого применяют гризин и другие немедицинские антибиотики. Это при­водит к широкому распространению в микробных популяциях R-фактора устойчивости к антибиотикам, т. е. растет число лекарственноустойчивых штаммов сальмонелл и других кишечных бактерий.

Наличие остатков антибиотиков в пищевом сырье (в молоке, мясе) не только вызывает нарушение технологических процессов изготовления продуктов с применением заквасочных культур микроорганизмов, но и приводит к соответствующим реакциям у людей, страдающих лекарст­венной аллергией.

По сообщениям ученых, остатки тетрациклина присутствуют в 12% проб мясопродуктов КРС. В молоке обнаружен пенициллин (в 33%), тетрациклин - (в 56,6%), стрептомицин - в 25,3% проб. В ку­риных яйцах также были найдены тетрациклин и стрептомицин.

Радиоактивное загрязнение

Радиоактивными веществами (РВ) называются радиоактивные изотопы различных элементов (радионуклиды), в которых происходит самопроизвольный распад атомных ядер вследствие их внутренней неустойчивое и испускание ионизирующих излучений.

Само явление распада ядер называется радиоактивностью.

Скорость распада радионуклидов определяется константой распада, или периодом полураспада

За единицу радиоактивности принят беккерель (Бк), равный одному распаду в 1 с. В специальной системе СИ принята единица Кюри (Ки) равная 3,7 х Ю¹⁰, т. е. 37 млрд распадов ядер в 1 с.

Основными источниками потенциальной опасности являются: предприятия по производству расщепляющегося материала для ядерного оружия (Арзамас-16, Челябинск-40, Красноярск-45 и др.), атомные электростанции, которые производят у нас в стране более 12% всей электроэнергии. Всего на территории России действует 31 энергетический реактор и еще 6 реакторов строятся.

С возникновением радионуклидов человечество столкнулось с новым мощным фактором вредного воздействия. Радиоактивные вещества не имеют ни вкуса, ни запаха, но обладают всеми известными неблагопри­ятными свойствами, такими как:

• канцерогенностъ - т. е. вызывают отдаленные неблагоприятные по­следствия для организма (например, рак);

• мутагенность — могут вызвать уродство человеческого, животного и рас­тительного организма на любой стадии развития;

• тератогенность — способны привести к уродству при рождении;

• имеют способность к накапливанию (кумуляция);

• с радиационным загрязнением связывают также возникновение СПИДа.

Радиационное загрязнение местности и воды

Для сохранения экологического баланса необходимо проводить оценку радиационной обстановки: контроль радиоактивного загрязнения (личного состава, вооружения и боевой техники, другого имущества, а также про­дуктов питания и воды)¹. С этой целью:

• должен быть установлен предельно допустимый уровень (ПДУ) радиаци­онного воздействия на окружающую среду — это уровень, который не представляет опасности для здоровья человека, состояния животных, растений, их генетического фонда;

• необходимо проводить прогнозирование радиационной обстановки и на­несения на карту зон радиоактивного заражения с помощью специа­лизированной аппаратуры.

Статья 14 Земельного кодекса РФ² "Использование земель, подверг­шихся радиоактивному и химическому загрязнению", гласит:

1) земли, которые подверглись радиоактивному и химическому за­грязнению и на которых не обеспечивается производство продукции, установленной законодательством требованиям, исключению их из кате­гории земель сельскохозяйственного назначения и могут переводиться в земли запаса для их консервации. На таких землях запрещается произ­водство и реализация сельхозпродукции;

(2) порядок использования земель, подвергшихся радиоактивному и хи­мическому загрязнению, установления охранных зон, сохранения нахо­дящихся на этих землях жилых домов, объектов производственного на­значения, объектов социального и культурно-бытового обслуживания населения, проведения на этих землях мелиоративных и технических работ определяется Правительством РФ с учетом нормативов ПДУ ра­диоактивного и химического загрязнения;

3) лица, в результате деятельности которых произошло радиоактивное загрязнение или же химическое загрязнение земель, повлекшее за собой невозможность их использования по целевому назначению или ухудшение их качества, полностью возмещают убытки и потери производства в со­ответствии с положением статей 57 и 58 настоящего Кодекса РФ, а также компенсируют затраты на приведение их в состояние, пригодное для ис­пользования по целевому назначению, или возмещают собственникам земельных участков в пределах таких земель их стоимость в случае пере­вода их в земли запаса для консервации.

Следствием аварии на Чернобыльской АЭС (1996) стало крупномас­штабное загрязнение лесного фонда на территориях, подвергшихся ра­диационному воздействию, вызвавшее значительные изменения и ограни­чения. Отмечается заглубление радионуклидов на глубину до 15—20 см. Причем 60% радионуклидов содержится в лесной подстилке, а 30% — в слое почвы на глубине до 10 см. В основном содержится цезий-137.

В азиатской части России находятся зоны, образовавшиеся в резуль­тате радиационных аварий на предприятиях ядерного топливного цикла. К ним относятся зоны: Восточно-Уральского "стронциевого" следа, возник­шего в 1957 г.; повышенного загрязнения цезием-137 в районе Сибирского химического комбината. По данным Минатома России, на территории этого комбината в зоне наблюдения, расположенной на расстоянии 25 км к северу, содержание цезия-137 в почве составляет 0,05—0,013 Ки/км², стронция-90 — 0,01—0,03 Ки/км², что превышает фоновый уровень для цезия-137 в 3 раза, а для стронция-90 — в 10 раз.

Распространению радиационных загрязнений способствует широкое применение радиационных материалов во многих отраслях народного хозяйства: медицине, машиностроении, производстве искусственного во­локна, пищевой промышленности и т. д.

Главное инженерное мероприятие, направленное на предупреждение распространения радиации, заключается в захоронении радиоактивных отходов, количество которых постоянно возрастает. Переработкой и за­хоронением радиоактивных (неядерных) отходов занимается, в частно­сти, Московское государственное унитарное предприятие — "Радон".

Перед захоронением радиоактивных отходов проводят их сортировку, демонтаж, фрагментирование, дезактивацию, компактирование, остекловывание, цементирование, битумирование, сжигание и т. д.

Используют еще и природный барьер, который представляет собой бе­тонную емкость глубиной до 4,5 м. В нее заключают контейнеры с пере­работанными отходами. 1

В США существует проект устройства в горе Юка-Маунтин хранилища радиоактивных отходов со всей страны. Однако, по мнению специалистов-экологов, такой план представляет собой большую» | угрозу, поскольку при извержении вулкана на свободу выйдет

более 70 т радиоактивных отходов, а при проникновении в хра­нилище дождевых вод освободятся и просочатся в грунт высоко опасные элементы и их изотопы, такие как тритий, цезий, плутоний и другие. Для предупреждения потенциальной катаст­рофы необходимо обследовать саму гору и прилежащую к ней местность, на это требуется более 8 млрд долларов.

Помимо радиации, вызываемой человеческой деятельностью, на пла­нете существует естественная радиация, превышающая искусственную. Естественная радиация образуется в результате космического излучения и излучения естественных радионуклидов (находящихся в почве и строи­тельных материалах).

Сильным воздействием естественной радиации являются дозы, источ­ником которых служит радон, не имеющий ни цвета, ни запаха. Он при­сутствует в воздухе жилых помещений. Постройка жилых помещений на территориях с содержанием урана в почве и подстилающих породах при­водит к заболеваниям людей, живущих в этих помещениях.

Поэтому рекомендуется проводить защитные мероприятия при объ­емной активности радона более 200 Бк/м³. Есть сведения о повышенной радиоактивности воздуха, связанной с пользованием душа, разбрызги­вающим теплую воду.

Весьма опасно содержание в воде даже при очень малых концентрациях радиоактивных веществ, вызывающих радиоактивное загрязнение. Наибо­лее вредны "долгоживущие" радиоактивные элементы, обладающие по­вышенной способностью к передвижению в воде — стронций-90, уран, радий-226, цезий и др. Радиоактивные элементы попадают в поверхност­ные водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов, захороне­нии отходов на дне и др. В подземные воды уран, стронций и другие элементы попадают как в результате выпадения их на поверхность земли в виде радиоактивных продуктов и отходов и последующего просачива­ния вглубь земли вместе с атмосферными водами, так и в результате взаимодействия подземных вод с радиоактивными горными породами.

В водоемах, расположенных на загрязненных территориях европейской части России, наблюдались повышенные концентрации цезия-137 и стронция-90.

Радиопротекторы

Для профилактики радиационных поражений основное внимание необ­ходимо уделять предупреждению или максимальному ограничению облу­чения личного состава, что достигается использованием убежищ, укрытий, защитных свойств техники, ограничением пребывания на зараженной местности, проведением мероприятий по обеззараживанию (дезактива­ции) различных объектов и т. д.

Кроме того, имеются медикаментозные радиозащитные средства — радиопротекторы, которые обладают свойством снижать радиочувстви­тельность организма и действие лучевой болезни.

Во всех странах проводятся работы по изысканию эффективных ра­диозащитных средств. Исследователи Патт и Чапман первыми обнару­жили в 1949 г., что лучевая болезнь - это общее заболевание всего орга­низма, вызванное облучением его дозами 1 Гр и более¹. Ее особенность заключается в несоответствии между мизерным количеством поглощен­ной лучевой энергии и тяжелым смертельным последствиям облучения, fНапример, при облучении в дозе 1 Гр, абсолютно смертельной ■для человека, поглощается всего 2,4 калории в 1 кг тканей,

что может вызвать повышение температуры тела на 0,0024"С. Чем объясняется такое губительное действие ионизирующей ра­диации при мизерных дозах поглощенной энергии, наука до сих пор полностью не раскрыла.

Известные и рекомендуемые в настоящее время радиопротекторы подразделяются на несколько групп:

• аминотиоловые соединения - цистеалин и аминопропил-аминоэтил-

тиофосфат (АПАЭТФ);

• индоламиновые соединения (серотонин).

Радиопротекторы усиливают восстановительные процессы ДНК в клетке. При профилактическом введении радиопротекторов лучевая болезнь про­текает в более легкой форме, уменьшается поражение костного мозга и нарушение гемопоэза (кроветворения), быстрее происходят восстано­вительные процессы.

Одним из существенных недостатков радиозащитных средств является то, что защитное действие проявляется только при введении их в боль­ших — субтоксических или токсических — дозах, что ограничивает их применение. Для уменьшения побочного эффекта целесообразно приме­рять комплекс радиопротекторов — аминотиолов с индоламинами.

Глава 9. Атмосфера Загрязнение атмосферы и его последствия

Атмосфера — газообразная оболочка планеты, состоящая из смеси раз­личных газов, водяных паров и пыли. Она является одним из необхо­димых условий возникновения и существования жизни на Земле, участвует в формировании климата на планете, регулирует ее тепловой режим, способствует перераспределению тепла у поверхности, защищает людей, животных и растения от космической радиации и ультрафиолето­вых лучей. Помимо газов в атмосфере содержится еще вода и аэрозоли. В атмосфере вода находится в твердом (лед, снег), жидком (капли) и га­зообразном состояниях.

Атмосфера неоднородна не только в вертикальном, но и в горизон­тальном измерениях. Воздух, перемешиваясь над различными участками поверхности, изменяет свои физические свойства, т. е. идет трансформа­ция воздуха.

Загрязнителем может быть любое физическое тело, химическое веще­ство или даже биологический вид, попадающие в окружающую среду или образующиеся в ней в количестве выше естественных. Загрязнители ат­мосферы делят на механические, физические и биологические:

• механические загрязнения — пыль, свинец, фосфаты, ртуть, которые образуются при сжигании органического топлива и в процессе произ­водства строительных материалов (оно дает 10% всех загрязнений). Не меньшее количество загрязнений поступает в атмосферу при работе цементной промышленности, добыче и переработке асбеста;

• к физическим загрязнениям относятся: тепловые, световые, шумовые, электромагнитные, радиоактивные, связанные с повышением уровня поступления радиоактивных веществ в атмосферу;

• биологические загрязнения в большинстве случаев являются следстви­ем размножения микроорганизмов и антропогенной деятельности.

Основные вредные примеси атмосферы и их источники приведены в табл. 14.

Таблица 14

Загрязнители атмосферы и их источники

Самыми распространенными токсикантами, загрязняющими атмо­сферу, являются: оксид углерода (СО), диоксид серы (SO2), оксид азота (NOx), углеводороды (СН) и пыль.

Количество ежегодно выбрасываемых в атмосферу вредных веществ приведено в табл. 15.

Таблица 15

Количество ежегодно выбрасываемых в атмосферу вредных веществ

Из табл. 16 видно, что одним из основных загрязнителей атмосферы является углекислый газ.

Вредные воздействия газообразных и промышленных выбросов на че­ловека определяется количеством загрязняющих веществ, поступающих в организм, их состоянием, составом и временем воздействия.

Атмосферные загрязнения могут не оказывать никакого воздействия на организм и здоровье человека. Но могут привести к его гибели, что зависит от разрушительного воздействия промышленных загрязнений, т. е. от вида вещества. Огромный ущерб человеческому организму наносят: хлор, фториды, гидросульфид, дисульфид углерода, тяжелые металлы, диоксид серы, альдегиды и кетоны.

Основные загрязнители воздуха

Основными загрязнителями воздуха являются:

• взвеси. Представляют собой крошечные частицы и капли, находящие­ся в воздухе во взвешенном состоянии (смог, дымка). Другие же за­грязнители присутствуют в газообразном или парообразном состоя­нии и невидимы, за исключением буроватого диоксида азота. Взвеси могут переносить другие загрязнители, растворенные в них или при­ставшие к их поверхности;

• угарный газ (СО) — этот газ очень ядовит;

• оксиды азота (NOx);

• углеводороды и другие органические соединения. Эта группа включает в себя бензин, растворители для красок и растворы органических ве­ществ, переходящие в воздух в виде паров;

• окислы серы, в основном диоксид, т. е. сернистый газ (SO2). Он ядовит для животных и для растений;

• свинец и другие тяжелые металлы;

• озон и фотохимические окислители. Озон является высокотоксичным газом как для растений, так и для животных. Поэтому в приземлен­ном слое воздуха озон — опасный загрязнитель;

• кислоты (в основном серная и азотная). Эти кислоты чаще всего при­сутствуют в виде капель жидкости, образующих кислотные дожди и ту­маны.

Городской воздух отравляется не только промышленными газами, пылью и выхлопными газами автомобилей, но также и воздушным транспортом.

Так, реактивный самолет с четырьмя турбинами при взлете ос­тавляет за собой ядовитый шлейф, насыщенный таким количест­вом газов, которое одновременно выбрасывают 6850 легковых автомобилей.

Такое атмосферное явление, как инверсия, способно приостанавливать нормальную циркуляцию воздуха и как бы придавливать к земле дым промышленных предприятий и клубы ядовитых выхлопных газов авто­мобилей.

Радиоактивное загрязнение атмосферы

Наибольшее загрязнение атмосферы радиоактивными веществами происходит в результате взрывов атомных и водородных бомб. При каж­дом таком взрыве освобождается колоссальное количество радиоактив­ной пыли. Взрывная волна распространяет ее более чем на 30 км. В пер­вые часы после взрыва осаждаются наиболее крупные частицы, в течение 5 суток — более мелкие, а мелкодисперсная пыль воздухом переносится на тысячи километров и может оседать на поверхности земного шара в течение многих лет.

Образующиеся при атомном взрыве изотопы имеют различные пе­риоды полураспада. Наибольшую опасность представляют такие изото­пы, как углерод-14, цезий-137, цирконий-95, стронций-90 и др.

Распространяются радиоактивные изотопы и через мертвые остатки растений, кал, мочу, трупы животных. В их миграции значительную роль играют цепи питания. Например, из воды изотопы поглощаются планк­тоном, который затем поедается рыбой, в свою очередь становящейся добычей хищных рыб и рыбоядных птиц, и т. д.

Особое место среди радиоактивных выбросов занимают выбросы из аварийного четвертого блока Чернобыльской АЭС в 1986 г., тогда их сум­марный выброс в атмосферу составил около 80 кг. В связи с этим в Рос­сии к 1997 г. было загрязнено более 0,5 млн га земель тяжелыми метал­лами: свинец, медь, кадмий и т. д.

Радиоактивные изотопы деления урана и плутония являются основ­ным и наиболее опасным источником загрязнения. При цепной реакции деления урана или плутония ядра делятся, образуя изотопы, которые со временем превращаются в нерадиоактивный барий и свинец.

Наведенная радиоактивность возникает под действием нейтронного потока. Так как нейтроны способны взаимодействовать с ядрами различ­ных элементов (воздуха, почвы и других предметов), в результате этого многие элементы становятся радиоактивными и начинают испускать бета-частицы и лучи.

Смог и фотохимический туман

26 октября 1948 г. город Донору (США) подвергся воздействию смога, который представлял собой ни что иное, как плотный туман, сгущение атмосферы. Затем из тумана, содержащего дым и копоть, в результате конденсации стала выпадать сажа. Она покрыла всю территорию (дома, тротуары, мостовые). Более двух суток смог держался в воздухе, а врачей вскоре начали осаждать кашляющие и задыхающиеся пациенты, которые жаловались на нехватку воздуха, насморк, резь в глазах, боль в горле и тошноту. И так в течение 4-х дней заболело около 48% жи­телей Донору, 20 человек погибли. Кроме того, смог оказал пагубное воздействие на домашних животных (погибло много кошек, собак, канареек).

5 октября 1952 г. над всей Англией возникла зона высокого давления, и в течение нескольких дней не было ни малейшего ветерка. Но самое страшное воздействие смог оказал на жите­лей Лондона, т. к. именно здесь сильнее всего была загряз­нена атмосфера. За четыре дня было погублено более 4 тыс. человек. Специалистами было установлено, что в состав этого смога входило несколько сот тонн дыма и сернистого ангидрида. И когда ученые сопоставили загрязненность атмосферы с уров­нем смертности в эти дни, было обнаружено, что смертность увеличивалась прямо пропорционально концентрации в воздухе дыма и сернистого газа.

В 30-х гг. прошлого века над Лос-Анджелесом стал появляться смог даже в теплое время года (летом и ранней осенью, в жар­кие дни). Этот смог другого типа, отличный от лондонского; т. к. лос-анджелесский представлял собой сухой туман с влаж­ностью 70%.

Такой смог называют фотохимическим туманом, так как для его воз­никновения необходим солнечный свет, который вызывает сложные фо­тохимические превращения в смеси углеводородов и окислов азота авто­мобильных выбросов. В лондонском смоге не образуется практически никаких новых веществ, а его токсичность целиком зависит от исходных загрязнителей; возникает он при сжигании больших количеств топлива. В фотохимическом же тумане в ходе фотохимических реакций образуют­ся новые вещества, значительно превышающие по своей токсичности исходные атмосферные загрязнения. Фотохимический туман образуется при значительно меньших выбросах в атмосферу по сравнению с лон­донским типом, для него также более характерна желто-зеленая или су­хая дымка, а не сплошной туман.

При фотохимическом тумане, как и при лондонском смоге, появляет­ся неприятный запах, резко ухудшается видимость, у людей воспаляются глаза, слизистая оболочка носа и горла, отмечаются симптомы удушья, обостряются легочные и прочие хронические заболевания. При этом по­гибают животные и птицы. Повреждает он и растения, особенно бобы, салатные культуры, свеклу, злаки, виноград, декоративные насаждения.

При повреждении растений фотохимическим туманом сначала на­блюдается на листьях серебристый или бронзовый оттенок, а затем бы­строе увядание всего растения. У человека он вызывает повреждение нерв­но-психической сферы, обострение бронхиальной астмы. Он способен вызывать коррозию металлов, портить одежду, нарушать работу транспорта, резко снижать видимость.

Основная причина образования такого тумана — выхлопные газы ав­томобилей, однако он может возникать в загрязненном воздухе в резуль­тате фотохимических реакций, протекающих под действием солнечного излучения. В ясные дни солнечная радиация вызывает расщепление мо­лекул двуокиси азота с образованием окиси азота и атомарного кислоро­да, а атомарный кислород с молекулярным кислородом дает озон. Затем окись азота вступает в реакцию с олефинами выхлопных газов, которые расщепляются по линии двойной связи и образуют осколки молекул, и в результате образуется избыток озона.

В крупных американских городах концентрация озона достигает 2-3 мг/м³ и выше, что в 100-200 раз больше, чем в чистом природном воздухе.

Кислотные дожди

Развитие промышленности, транспорта, освоение новых источников энергии приводят к тому, что количество промышленных выбросов уве­личивается с каждым годом. В результате сжигания ископаемого топлива в атмосферу Земли поступают соединения азота, хлора, серы и другие элементы. Среди них преобладают оксиды серы и азота. В реакции с во­дой они образуют соответственно серную и азотную кислоты различной концентрации.

Одна из важнейших экологических проблем, с которой связывают окисление природной среды, — кислотные дожди. В отсутствие загрязни­телей атмосферная вода имеет рН = 5,6. При наличии в атмосфере кис­лых газов рН осадков становится меньше, чем 5,6 и выпадают кислотные дожди.

I Промышленные предприятия Западной Европы в конце прошлого века ежегодно выбрасывали в атмосферу громадное количество двуокиси серы. Образовывавшаяся в результате серная кислота выпадала на землю вместе с дождем ("кислотные" дожди). Та­кое загрязнение привело к нарушению почвенного баланса, за­медленному росту деревьев (ежегодно на 0,5%), опаду листьев. У людей в неблагоприятных районах участились случаи заболева­ния раком. Поэтому органами Европейского Сообщества были приняты соответствующие меры, ограничивающие промышленные выбросы двуокиси серы.

Специалисты отмечают, что термин "кислотные дожди" недостаточно точен, т. к. загрязняющие вещества могут выпадать не только в виде до­ждя, но и в виде снега, облаков, тумана ("влажные осадки"), либо в виде газа и пыли ("сухие осадки") в засушливый период.

В результате выпадения кислотных осадков произошло изменение природных экосистем. Так, первыми жертвами стали водоемы — озера и реки, которые погибают при кислотности рН < 4,5, поскольку все живые существа не выносят такой кислотности, а это в свою очередь влияет на весь животный мир. Все это может привести к разрыву пищевых цепей и изменить экологическое равновесие в океанической экосистеме.

Следствием кислотных дождей является деградация лесов, поскольку нарушается поверхность почвы, вымываются биогенные элементы (азот, фосфор и т. д.), происходит мобилизация (увеличивается подвижность) алюминия и других токсичных элементов, лес быстрее поражается вреди­телями.

Главными "поставщиками" загрязнителя в воздух являются США, страны СНГ, Польша, Германия, Великобритания, Китай и Канада.

Для уменьшения загрязнения атмосферы кислыми газами необходимо сократить выбросы кислотообразующих веществ (замена топлива, очистка отработанных газов).

Парниковый эффект, изменение климата

Средняя температура Земли в настоящее время составляет около + 15°С. При такой температуре поверхность земли и атмосфера находятся в тепловом равновесии, но в последнее столетие деятельность человека привносит дисбаланс в соотношение поглощаемой и выделяемой энер­гии. Динамика глобального климата вызвана разнообразными процесса­ми, приводящими к изменению характеристик потоков лучистой энергии Солнца внутри системы "Солнце - Земля".

Перечислим основные возможные причины изменений климата:

- изменение светимости Солнца или параметров орбиты Земли;

• изменение доли коротковолнового излучения Солнца, подходящего к верхней границе атмосферы и поглощаемого атмосферой или поверх­ностью Земли;

• изменение потока уходящего от Земли длинноволнового излучения на верхней границе тропосферы;

• изменение количества тепла, запасаемого в глубинах океана.

До вмешательства человека в глобальные процессы Земли, процессы, происходящие на ее поверхности и в атмосфере, были связаны с содер­жанием в природе газов, которые ученые назвали "парниковыми". К ним относятся: диоксид углерода (СО2), оксид азота (N2O), метан (СН₄), озон (О3), водяные пары (HjO) и антропогенные хлорфтороуглероды (ХФУ).

Изменение концентрации любого из этих газов сказывается на рас­пределении потоков излучения в атмосфере по высоте: увеличение коли­чества такого газа может привести к заметному нагреву тропосферы и охла­ждению стратосферы.

Атмосферу можно рассмотреть во всех трех пространственных коор­динатах и во времени. Для этого необходимо ввести модель общей цирку­ляции. Итак, парниковые газы временно удерживают тепло в атмосфере, благодаря чему создается парниковый эффект. Без парникового эффекта температура Земли была бы на 33°С ниже. Предполагают, что вследствие промышленной революции средняя глобальная температура Земли в те­чение XXI в. будет увеличиваться каждое десятилетие на 0,3°С. Это при­ведет к таянию части вечных льдов и подъему уровня Мирового океана к началу XXII в. на 0,65 м, что вызовет опасную ситуацию для жизнедея­тельности 800 млн человек. Подвергнутся затоплению низменные терри­тории таких стран, как Бангладеш, Египет, Индонезия, Мальдивы, Мо­замбик, Пакистан, Таиланд, Замбия, Суринам.

Перед лицом глобальной опасности изменения климата в 1992 г. на Конференции ООН по окружающей среде и развитию в Рио-де-Жанейро странами-членами ООН была подписана рамочная Конвенция об изме­нении климата (Россия ратифицировала ее 4 ноября 1994 г.). Главным обязательством стран по Конвенции является разработка и осуществле­ние национальной системы реальных экономических мероприятий в двух направлениях:

• первое направление — ограничение и уменьшение антропогенной эмиссии парниковых газов, прежде всего диоксида углерода;

• - второе - выявление отраслей и сфер национальной экономики, деятель­ность которых особенно неблагоприятна для климата, разработка и реа­лизация национальной системы мероприятий по предотвращению от­рицательных последствий, связанных с климатическими изменениями, адаптация отраслей хозяйства к климатическим изменениям.

Проблема "озонового слоя"

В последние годы непрерывно нарастает интерес общественности к про­блеме изменения содержания в атмосфере озона (О3). Этот газ образует­ся в верхних слоях атмосферы (стратосфере) в очень небольших количе­ствах, отчего его относят к малым примесям воздуха.

• Так, в атмосферном воздухе толщина слоя озона, опоясывающего зем­ную поверхность на уровне моря, составляет не более 4,5 мм. Этот озоновый экран защищает все живое на Земле от ультрафиолетового излучения. При свободном же попадании на Землю такие лучи способны вызывать у лю­дей рак кожи, а также наносить вред животным и растениям.

• Мощное развитие растительности на континентах в условиях более теплого климата сопровождалось увеличением содержания кислорода в ат­мосфере. В отдельные периоды в воздушной оболочке Земли кислорода было вдвое больше, чем в настоящее время. Впервые истощение озонового слоя привлекло внимание широкой общественности в 1985 г., когда над Антарктидой было обнару­жено пространство с пониженным (до 50%) содержанием озона, получившее название "озоновой дыры".

• В настоящее время истощение озонового слоя признано серьезной уг­розой для человечества.

• До 85—90% атмосферного О3 — антропогенного происхождения. На кон­центрацию О3 в атмосфере оказывают влияние температура, сила и на­правленность ветра, топографические особенности и др.

• Озон зачислен в "парниковые" газы, поскольку его молекула имеет полосы поглощения в длинноволновом участке спектра, следовательно, возвращает к земной поверхности часть теплового излучения. Его вклад в общий парниковый эффект атмосферы, по оценкам, составляет до 3% коротковолнового излучения Солнца и его влияние на термический ре­жим является определяющим.

• На структуру и свойства озонового слоя влияют различные хлорфтороорганические соединения и, в частности, фреоны. Почти все количест­во производимого в мире фреона в конечном счете поднимается в верх­ние слои атмосферы и разлагается там под влиянием ультрафиолетовых лучей. Их осколки разрушительно действуют на слой атмосферного озона. Одна молекула хлорфтороорганического соединения разрушает до 10 тыс. молекул озона.

В связи со складывающейся обстановкой и прогнозами ученых о воз­можном росте озоновых дыр, представители 93 стран в 1987 г. подписали в Монреале первый глобальный договор по климату, в соответствии с кото­рым предусматривается постепенное снижение выбросов хлорфтороорганических и других искусственных соединений, которые приводят к раз­рушению озонового слоя.

Ранее, в 1979 г., в Женеве было проведено совещание на высоком уровне по охране окружающей среды, на котором были приняты важные международные документы: "Конвенция о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния", "Декларация по малоотходной и безот­ходной технологии и использовании отходов".

Страны, участвующие в Конвенции, взяли на себя обязательства по ограничению, постепенному сокращению и предотвращению загрязне­ния воздуха.

Методы контроля за состоянием загрязнения атмосферы

Для анализа примесей, содержащихся в атмосфере, применяют при­боры, называемые газоанализаторами. Они позволяют получать непре­рывные по времени характеристики загрязнения воздуха и выявлять мак­симальные концентрации примесей, которые могут быть не зафиксиро­ваны при периодическом отборе проб воздуха.

Газоанализаторы подразделяются по типам исследуемых примесей (N0₂, СО2), принципам действия, диапазону измеряемых концентраций.

Региональные методы анализа основаны на автоматизированной сис­теме контроля за загрязнением воздуха в промышленном регионе или на нескольких предприятиях. Такая система контроля позволяет получать непрерывную информацию о концентрации примесей, установить точное повышение концентрации, чем оно вызвано и от какого источника по­ступают примеси. Особое значение такие системы имеют для территори­ально-производственных комплексов, связанных единым технологиче­ским циклом, сырьевыми, энергетическими и другими транспортными потоками.

Глобальный мониторинг осуществляется в основном зондированием атмосферы. Для этого используется оптическая и радиолокационная ап­паратура, которая позволяет определить на разной высоте атмосферы такие загрязнения, как СО, СО2, СН₄, NOx.

В XXI в. человечество начало использовать для дистанционного ана­лиза загрязнений атмосферы лазеры. Приборы, представляющие собой сочетания локатора и лазера, называются лидарами. С их помощью мож­но изучить пространственное распределение примесей в воздухе. Лазер­ные устройства подразделяются на 2 вида:

• лазерные аэрозольные спектрометры. Они предназначены для исследо­вания в автоматизированном режиме содержания аэрозолей (дым, ту­ман) в воздухе городов и за их пределами;

• лазерные устройства дифференциального сканирования. Их используют для измерения с точностью десятитысячных долей процента диокси­дов серы в движущихся потоках из труб промышленных предприятий и электростанций.

Данные, полученные на основании вышеуказанных методов, использу­ются для моделирования процессов в окружающей среде, составления науч­ных прогнозов. На основе уже полученных прогнозов вырабатываются практические рекомендации по совершенствованию охраны природы.

Государственный контроль состояния атмосферного воздуха

Государственный контроль за охраной атмосферного воздуха осуще­ствляют Министерство природных ресурсов РФ и его территориальные органы; порядок контроля определен Правительством РФ (в соответст­вии со ст. 24 Федерального закона от 04.05.99 № 96-ФЗ "Об охране атмо­сферного воздуха", в ред. от 31.12.2005) в Положении "О государственном контроле за охраной атмосферного воздуха" (утв. Постановлением Пра­вительства РФ от 15.01.2001 № 31).

Государственный контроль призван обеспечить соблюдение:

• условий, установленных разрешениями на выбросы вредных (загряз­няющих) веществ в атмосферный воздух;

• стандартов, нормативов, правил и иных требований охраны атмо­сферного воздуха, в том числе проведение производственного контро­ля за охраной атмосферного воздуха;

• режима санитарно-защитных зон объектов, имеющих стационарные источ­ники выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух;

• выполнения федеральных целевых программ охраны атмосферного воздуха, программ субъектов РФ охраны атмосферного воздуха и вы­полнение мероприятий по его охране;

• иных требований законодательства РФ в области охраны атмосферно­го воздуха.

Общественный и производственный контроль

Общественный контроль осуществляется в порядке, определенном за­конодательством РФ, субъектов РФ в области охраны окружающей при­родной среды, законодательством РФ и законодательством субъектов РФ об общественных объединениях.

Производственный контроль за охраной атмосферного воздуха осуществ­ляют юридические лица, которые имеют источники вредных химических и биологических воздействий на атмосферный воздух и которые назнача­ют лиц, ответственных за проведение производственного контроля за охраной атмосферного воздуха, и организуют экологические службы.

Юридические лица, имеющие источники вредных химических и био­логических воздействий на атмосферный воздух, должны осуществлять ох­рану атмосферного воздуха в соответствии с законодательством РФ в облас­ти охраны атмосферного воздуха.

Сведения о лицах, ответственных за проведение производственного контроля за охраной атмосферного воздуха, и об организации экологиче­ских служб на объектах хозяйственной и иной деятельности, а также результаты производственного контроля за охраной атмосферного воздуха представляются в соответствующий орган исполнительной власти, осу­ществляющий контроль в области охраны окружающей среды.

Для осуществления контроля за состоянием атмосферного воздуха го­сударственный инспектор обязан:

• беспрепятственно посещать объекты хозяйственной и иной деятель­ности, осуществляющие вредные выбросы в атмосферу;

• проверять соблюдение установленных нормативов выбросов и работу очистных сооружений и средства контроля за этими выбросами; •

• определять размеры вреда;

• направлять в правоохранительные органы материалы о нарушениях законодательства РФ;

• аннулировать разрешения на выбросы вредных веществ в атмосферу и приостанавливать действия таких разрешений на определенный срок;

• выносить предложения о проведении экологического аудита;

• проводить измерения выбросов вредных веществ в атмосферный воздух;

• давать предписания, обязательные для физических и юридических лиц, об устранении нарушений законодательства РФ в области охраны атмосферного воздуха;

• привлекать к административной ответственности граждан, юридических и должностных лиц, виновных в нарушении законодательства РФ в об­ласти охраны атмосферы;

• предъявлять иски физическим и юридическим лицам за нарушение законодательства РФ;

• осуществлять иные, непротиворечащие законодательству РФ, дейст­вия по охране атмосферного воздуха в пределах своей компетенции.

Согласно Закону "Об охране атмосферного воздуха", за загрязнение ок­ружающей природной среды выбросами вредных веществ в атмосферный воздух с физических и юридических лиц взимается плата в соответствии с законодательством РФ, а также лица, виновные в нарушении законодатель­ства РФ в области охраны атмосферного воздуха, несут уголовную и админи­стративную ответственность в соответствии с законодательством РФ.

Вред, причиненный здоровью, имуществу граждан и юридических лиц, окружающей природной среде загрязнением атмосферного воздуха, подлежит возмещению в полном объеме и в соответствии с утвержден­ными в установленном порядке методиками исчисления размера вреда; при их отсутствии — в полном объеме и в соответствии с фактическими затратами на восстановление здоровья, имущества граждан и окружаю­щей природной среды за счет физических и юридических лиц, виновных в загрязнении атмосферного воздуха.

Нормирование загрязнения атмосферного воздуха

В нашей стране были разработаны и внедрены в практику природо­охранной деятельности нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных веществ в воздухе населенных пунктов, исходя из гигие­нических требований¹. В действующие нормативы включены более 2500 различных веществ, которые могут содержаться в продуктах питания, в воздухе, почве, воде. Они отражены в санитарных нормах проектиро­вания СН—245—71.

ПДК вредных веществ в воздухе — максимальная концентрация при­меси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного воздействия, включая и отдаленные последствия, а также на окружающую среду. В табл. 16 приведено влия­ние загрязнений на состояние атмосферы.

Таблица 16

Влияние среднесуточных концентраций загрязнителей на токсическое состояние атмосферы

Для регулирования выбросов вредных веществ в биосферу использу­ются индивидуальные для каждого вещества и предприятия нормы пре­дельно допустимых выбросов (ПДВ), которые учитывают количество ис­точников, высоту их расположения, распределение выбросов во времени и пространстве и другие факторы, и предусмотрены ГОСТ 17.2.3.02-78.

ПДВ — предельное количество вредного вещества, разрешаемого к вы­бросу от данного источника, которое не создает приземную концентра­цию, опасную для жизни людей, животного и растительного мира.

Для нагретого выброса:

,

Для холодного выброса:

,

где: Н - высота источника выброса над поверхностью, м;

V₁ - объемный расход газовой смеси, м³/с;

T - разность температур выбрасываемых газов и воздуха, ° С;

А - коэффициент, зависящий от температурного градиента атмосфе­ры и определяющий условия вертикального и горизонтального рассеива­ния вредных веществ (с2/3 мг С/г);

F - коэффициент скорости оседания вредных веществ в воздухе;

mиn- коэффициенты, учитывающие условия выхода газовой смеси из устья источника;

D - диаметр устья источника.

Меры по предотвращению загрязнений атмосферного воздуха

Снижение вредных выбросов в атмосферу идет по следующим направ­лениям:

• внедрение безотходных и малоотходных производств и технологиче­ских процессов,

• повышение эффективности действующих установок очистки воздуха,

• внедрение замкнутых воздушных циклов с частичной рециркуляцией воздуха.

Промышленные агрегаты, особенно вновь вводимые, должны быть оборудованы пыле- и газоулавливающими средствами. Классификация пыле­улавливающих систем основана на принципиальных особенностях процес­са очистки. Применяемое в этих целях оборудование разделяют на 4 группы: 1) сухие и 2) мокрые пылеуловители; 3) тканевые и 4) электрические фильтры. Выбор типа оборудования зависит от вида пыли, ее физико-химических свойств, дисперсного состава и общего содержания в воздухе.

По характеру протекания физико-химических процессов методы очистки промышленных отходов делят на следующие группы:

• промывка выбросов растворителями примеси (метод абсорбции)-,

• промывка выбросов растворами реагентов, связывающих примеси химически (метод хемосорбции)-,

• поглощение газообразных примесей твердыми активными веществами (метод адсорбции)-,

• поглощение примесей с применением катализаторов.

Более эффективно применять полностью или частично замкнутые воз­душные циклы. Таким образом, загрязненный воздух удаляется от оборудова­ния и из зоны дыхания рабочих. Пройдя через пылеуловители, он час­тично выбрасывается в атмосферу. Улавливание вредных для окружающей среды веществ позволяет сохранить ценные готовые продукты и сырье во многих отраслях промышленности.

Так, улавливание серы из газов Магнитогорского комбината обес­печивает санитарную очистку и одновременно дает возможность получить значительные дополнительные объемы серной кислоты по сравнительно низкой цене. Улавливание цемента позволяет отказаться от сооружения дополнительных заводов.

Важным направлением является развитие незагрязняюшего атмосферу общественного транспорта: метрополитена, скоростных железных дорог, транспортных средств на магнитной подушке и т. д.

В улучшении воздушной среды городов и поселков большое значение имеют архитектурные и планировочные мероприятия. Структура планировки должна способствовать улучшению микроклимата и защите воздушного бас­сейна. Необходимо учитывать основные источники загрязнения окружаю­щей среды — промышленные объекты и установки, автомобильные дороги, аэропорты и аэродромы, железные дороги, телецентры, ретрансляторы, ра­диостанции, электростанции, ЛЭП, дискомфортные природно-климатичес­кие условия, организацию очистки и утилизацию отходов и т. д.

В зависимости от вредности выбрасываемых в атмосферу веществ и сте­пени их очистки в ходе технологического процесса промышленные пред­приятия делятся на 5 классов: для предприятий первого класса устанав­ливается санитарно-защитная зона шириной в 1000 м; 2-го - 500; 3-го - 300; 4-го - 100; 5-го - 50 м.

Защита атмосферного воздуха от загрязнителей должна производиться не только в региональном или местном масштабе, но и в глобальном.

Обязанности граждан и юридических лиц, имеющих стационарные источники выбросов вредных веществ

Юридические лица, имеющие стационарные источники выбросов вредных веществ в атмосферный воздух, обязаны:

• обеспечить проведение инвентаризации выбросов вредных веществ в ат­мосферу и разработку ПДВ;

• согласовывать места строительства объектов хозяйственной и иной деятельности, оказывающих вредное воздействие на атмосферный воздух, с территориальными органами федерального органа исполни­тельной власти в области охраны окружающей среды и территориаль­ными органами других федеральных органов исполнительной власти;

• внедрять малоотходные и безотходные технологии в целях снижения уровня загрязнения атмосферного воздуха;

• планировать и осуществлять мероприятия по улавливанию, утилиза­ции, обезвреживанию выбросов вредных веществ в атмосферный воз­дух, сокращению или исключению таких выбросов;

• осуществлять мероприятия по предупреждению и устранению ава­рийных выбросов вредных веществ в атмосферный воздух, а также по ликвидации последствий загрязнения;

• осуществлять учет выбросов вредных веществ в атмосферный воздух и их источников, проводить производственный контроль за соблюдением ус­тановленных нормативов, вредных веществ в атмосферный воздух;

• соблюдать правила эксплуатации сооружений, оборудования, предна­значенных для очистки и контроля выбросов вредных веществ в ат­мосферный воздух;

• обеспечивать соблюдение режима санитарно-защитных зон объектов хо­зяйственной деятельности, оказывающих вредное воздействие на атмо­сферный воздух;

• обеспечивать своевременный вывоз загрязняющих атмосферу отходов с соответствующей территории объекта хозяйственной и иной дея­тельности на специализированные места складирования или захоро­нения таких отходов, а также на другие объекты хозяйственной и иной деятельности, использующие такие отходы в качестве сырья;

• выполнять предписания должностных лиц федерального органа ис­полнительной власти в области охраны окружающей среды и его тер­риториальных органов, других федеральных органов исполнительной власти и их территориальных органов об устранении нарушений тре­бований законодательства РФ, законодательства субъектов РФ в об­ласти охраны окружающей среды;

• немедленно передавать информацию об аварийных выбросах, вызы­вающих загрязнение атмосферного воздуха, которое может угрожать жизни и здоровью людей и окружающей среде, в государственные ор­ганы надзора и контроля;

• предоставлять в установленном порядке органам, осуществляющим госу­дарственное управление в области охраны окружающей среды и надзор за соблюдением законодательства РФ, своевременную, полную и досто­верную информацию по вопросам охраны атмосферного воздуха;

• соблюдать иные требования охраны атмосферного воздуха, установленные федеральным органом исполнительной власти в области охраны окру­жающей среды и его территориальными органами, другими федеральными органами исполнительной власти и их территориальными органами.

Санитарно-защитные зоны

Каждая из санитарных норм и правил "Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов", любые объекты, которые являются источниками выбросов в окружаю­щую природную среду вредных веществ, а также источниками шума, вибрации, ультразвука, электромагнитных волн, радиочастот, статическо­го электричества, необходимо в обязательном порядке отделять от жилои застройки санитарно-защитными зонами (СЗЗ). Поэтому сейчас они ста­ли обязательными компонентами промышленных предприятий и многих других объектов, являющихся источником вредного воздействия на при­родную среду и здоровье человека.

Под санитарно-защитной зоной подразумевают зону пространства и рас­тительности, которая специально выделяется между промышленным пред­приятием и районом проживания населения. Эта зона должна удовлетворять специальным гигиеническим требованиям, быть озеленена надежным обра­зом, для того чтобы обезопасить территорию от вредных выбросов.

В зависимости от количества объектов на данной территории, их мощ­ности, условий эксплуатации, характера и количества выбросов в атмо­сферу токсичных веществ для предприятий были установлены минималь­ные размеры СЗЗ: предприятия 1-го класса опасности - 2000 м; 2-го класса

• 1000 м; 3-го - 500 м; 4-го - 300 м; 5-го - 100 м. Допускается и 500 м для предприятий легкой, пищевой промышленности, общественного пита­ния, культурных объектов.

Санитарно-защитная зона является полосой, отделяющей промыш­ленное предприятие от селитебной территории. Селитебная зона — жилая зо­на, т. е. район населенного пункта, в пределах которого размещены жилые дома и в котором запрещено строительство промышленных, транспортных и иных предприятий, загрязняющих окружающую среду.

При озеленении территории промышленных предприятий и их СЗЗ, обочин дорог выбирают древесные, кустарниковые, цветочные и газон­ные растения, в зависимости от климатического района, характера про­изводства и эффективности данной породы для очистки воздуха, а также ее устойчивости к вредным газам. Наиболее стойкие из них — клен яснолистный, акация белая, атлант высокий.

Биотехнология защиты атмосферы

Молекулы, служащие источником дурно пахнущего загрязнения воз­духа, образуются в результате множества различных процессов. Эти мо­лекулы часто являются органическими, поэтому могут быть подвергнуты микробной деградации.

Биотехнологически обезвреживание производится в "сухих" и "мок­рых" биореакторах:

• в "мокрых" реакторах дурно пахнущие газы переводятся из газовой фазы в жидкую, а затем окисляются закрепленной биомассой. Преимущества этого процесса заключаются в следующем:

• большая эффективность поглощения, биоокисление практически до нуля снижает дурно пахнущие загрязнители, резко уменьшается объем поглощающей жидкой фазы;

• параллельно решается и проблема удаления сточных вод;

• в "сухом" биореакторе загрязненные газы продуваются. Сорбированные соединения активно окисляются микробными сообществами, развиваю­щимися на поверхности насадки. По такой технологии производится очистка воздуха в свинарниках, курятниках и т. п.

Перспективным направлением биотехнологии очистки газов является создание биологически активных сорбентов и оптимизация микробного сообщества, окисляющего широкий спектр субстратов.

Глава 10. Вода - составная часть биосферы Вода как составная часть биосферы

Вода является составной частью биосферы, от которой зависит со­стояние животного и растительного мира. Из общей поверхности планеты, площадь которой составляет 510 млн км³, вода занимает 70,8%. Более 98% всех водных ресурсов планеты представлены водами с повышенной минерализацией, которые малопригодны для хозяйствен­ной деятельности.

Объем пресных вод планеты составляет 28 млн км³, из них на хозяйст­венное использование идет 4,2 млн км³. При этом большая часть этих ресурсов находится в малоосвоенных районах, в результате чего создается дефицит пресных вод в промышленно развитых регионах.

Подземные воды составляют 14% запасов пресных вод. В связи с уси­ливающимся загрязнением поверхностных вод их роль как источника водоснабжения будет возрастать.

Мировой океан является практически неисчерпаемым водным резер­вуаром. В перспективе он может стать одним из основных источников пресной воды, но для этого необходимы производительные и надежные опреснительные установки.

Качество воды в природе определяется совокупностью многих физиче­ских факторов, таких как климат, рельеф местности, почвенный покров, особенность его строения, местность, а также от биологических процессов, протекающих в водоеме, и деятельности человека (регулирование речного стока, судоходство, сброс сточных вод).

Состав природных вод оценивается физическими, химическими и санитарно-гигиеническми показателями. Физические показатели:

• температура подземных вод в течение года держится в диапазоне от 8 до 17 С, а поверхностных — в зависимости от времени года в интерва­ле 0,1—ЗСГ С;

• прозрачность и мутность. Характеризуют наличие в воде взвешенных веществ (частиц песка, глины, водорослей, ила, планктона);

• цветность воды. Обусловлена присутствием в ней органических веществ (белковых, гумусовых, дубильных, жиров, органических кислот и др.);

• привкусы и запахи. Могут быть естественного и искусственного проис­хождения. Вкус воды бывает соленый, горький, сладкий и кислый. А их оттенки, полученные в результате вкусовых ощущений, называют привкусами. Запахи могут быть естественного происхождения (рыбный, сероводородный, гнилостный, болотный, ароматический, тинистый и др.) и искусственного происхождения (камфорный, хлористый, фенольный, аптечный, аммиачный и т. д.).

Химические показатели. Вода характеризуется ионным составом:

• натрий, калий;

• хлориды, сульфаты;

• карбонаты, бикарбонаты (они все вместе обусловливают щелочность воды);

• кальций, магний (влияют на ее жесткость);

• железо и марганец (в зависимости от рН и редокспотенциала¹) могут находиться либо в окислительной, либо в восстановительной форме в виде комплексов, коллоидов, дисперсных частиц);

• силикаты могут присутствовать в органических и неорганических формах;

• фтор, необходимый в биологическом питании для предотвращения таких заболеваний, как кариес и флюороз, в концентрации 0,7—1,5 мг/л, содержится в виде аниона;

• азотсодержащие вещества (ионы аммония, нитриты и нитраты), вне­сенные с бытовыми, промышленными и дренажными сточными во­дами и кислотными дождями.

Токсические вещества (стронций, свинец, ртуть, бериллий и др.), а также радионуклиды в основном являются антропогенными продуктами.

Растворенные в воде газы — кислород, углекислота, сероводород, метан, аммиак (обусловливают запахи и коррозионную активность воды по от­ношению к трубопроводам и оборудованию).

Большое количество воды необходимо для предприятий различных отраслей промышленности, хозяйственно-бытовых нужд, создания долж­ного санитарно-технического режима, лечебно-профилактических учреж­дений, предприятий общественного питания, для проведения оздорови­тельных и физкультурных мероприятий. В городах большое количество воды расходуется на полив зеленых насаждений и мойку улиц.

Проблемы водных ресурсов

Ученые выделяют две основные и наиболее серьезные для жизни че­ловека проблемы, связанные с водой:

• во-первых, уменьшаются запасы пресной воды (всего 0,1%), пригодной для хозяйственно-питьевых нужд, и эти запасы уменьшаются на глазах вследствие их нерационального использования, а также загрязнения этой воды. Считается, что в настоящее время более миллиарда чело­век лишено здорового водоснабжения;

• во-вторых, происходит загрязнение Мирового океана нефтепродуктами и отходами других производств. По данным ученых, верхняя оценка антропогенного воздействия на Мировой океан — 8 млн т в год неф­тепродуктов — уже близка к критической (10 млн т).

В Российской Федерации вопрос обеспечения людей высококачест­венной питьевой водой остается нерешенным и по сегодняшний день, а во многих регионах приобретает кризисный характер. Процесс подачи и получения населением доброкачественной питьевой воды зависит от ряда факторов, основными из которых являются:

• состояние источников водоснабжения;

• состояние централизованных систем подготовки воды;

• санитарно-техническое состояние;

• уровень лабораторного контроля.

Виды загрязнения вод

К числу основных видов загрязнения вод относятся:

• химическое загрязнение. Это самое распространенное, стойкое и далеко распространяющееся загрязнение, поскольку оно состоит из химиче­ских веществ, главным образом, пестицидов, с большими сроками окончательного разложения. При осаждении на дно водоемов такие элементы собираются в частицы и восстанавливаются, затем выпада­ют в осадок. И такие воды могут распространяться в радиусе до 10 км и более;

• бактериальное загрязнение — это появление в воде патогенных бактерий, вирусов, грибов, простейших и др. Оно носит временный характер;

• радиоактивное загрязнение. Одно из наиболее опасных загрязнений, которое даже при очень малых концентрациях радионуклидов спо­собно вызывать гибель организмов. Наиболее опасны: стронций-90, уран, цезий-137, радий-226 и др. Эти элементы попадают в водоемы при сбрасывании в них радиоактивных отходов. В подземные воды они попадают, просачиваясь через почву или же с осадками;

• механическое загрязнение. Возникает при попадании в воду различных механических примесей (песок, ил, шлам и др.). Поверхностные воды имеют дополнительные источники загрязнения: твердые отходы (мусор), промышленные и бытовые, остатки лесосплава, и все это наносит ог­ромный ущерб обитателям водных экосистем;

• тепловое загрязнение. Связано с повышением температуры вод вслед­ствие их смешивания с более нагретыми поверхностными или техно­логическими водами, в результате чего происходит изменение газово­го и химического состава воды. При этом идет ускоренный процесс размножения анаэробных бактерий, гидробионтов и выделение ядови­тых газов — метана и сероводорода. Одновременно с этим идет процесс "цветения" воды, что, в свою очередь, способствует появлению новых видов загрязнения.

Таким образом, основной причиной современной деградации при­родных вод Земли являются антропогенные источники загрязнения.

• сточные воды промышленных предприятий;

• сточные воды коммунального хозяйства городов и других населенных пунктов;

• поверхностные стоки с полей и других сельскохозяйственных объектов;

• атмосферные осадки с загрязнителями на поверхность водоемов и водо­сборных бассейнов.

Антропогенные загрязнители все больше и больше поглощают уистую воду водоемов, приобретая силу "глобального загрязнения".

Общая масса загрязнителей гидросферы на данный момент составляет около 15 млрд т в год (табл. 17).

Таблица 17

Ориентировочные количества загрязнений океана и вод суши

Для определения опасности нарушений поверхностных природных водо­емов еще необходимо знать и объем безвозвратного водопотребления.

В основе прогнозирования опасности всех видов нарушений лежит об­щий принцип, основанный на определении объемов загрязненных сто­ков и размеров превышений их нормативных уровней.

Опасность i-го нарушения, например, химического, рассчитывается из уравнения:

,

где: D_i - величина техногенной опасности для нормального состояния водоема. Выражается в тыс. м³ чистой воды, необходимых для устране­ния опасности - разбавления вредных стоков;

V_i — объем загрязненного стока, тыс. м³;

W_i — величина нарушения — концентрация максимально опасного за­грязнителя в стоке, мг/л.;

N_i — нормативное значение нарушения предельно-допустимой кон­центрации максимально опасного загрязнителя в водоеме рыбохозяйственного назначения, мг/л.

Аналогично рассчитываются значения опасности для других видов нарушений.

Из-за неразумного и экологически безграмотного хозяйствования в ката­строфическом положении находится Волга — крупнейшая река Европы. Поэтому с 1996 г. действуют мероприятия по оздоровлению экологиче­ской обстановки на реке Волге и ее притоках.

По результатам последних исследований ихтиологов, на нескольких участках Москвы-реки и Оки у 100% выловленных рыб выявлены серь­езные генетические аномалии, больше всего мутантов в районах Серпу­хова и Воскресенска.

Источники загрязнения водоемов

Охрана водных объектов от загрязнения осуществляется посредством регулирования деятельности стационарных и иных источников загрязне­ния. Источниками загрязнения считаются объекты, с которых осуществля­ется сброс или иное поступление вредных веществ, ухудшающих качество поверхностных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на состояние дна и берегов водных объектов.

Аварийное загрязнение водных объектов возникает при залповом сбросе вредных веществ в поверхностные водные объекты, который причиняет вред или создает угрозу причинения вреда здоровью населения, нормаль­ному осуществлению хозяйственной и иной деятельности, состоянию ок­ружающей природной среды, а также биологическому разнообразию.

На территории России практически все водоемы подвержены антропо­генному влиянию. Качество воды в большинстве из них не отвечает нор­мативным требованиям. Многолетнее наблюдение за динамикой качества поверхностных вод выявило тенденцию к росту их загрязненности. Еже­годно увеличивается число створов с высоким уровнем загрязнения вод (более 10 ПДК) и количество случаев экстремально высокого загрязнения водных объектов (свыше 100 ПДК). По данным Института проблем рынка РАН, потери в результате поступления в водные объекты неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод исчисляются десятками милли­ардов рублей в год. Загрязненные воды содержат в основном минеральные вещества (90%), взвешенные вещества (9%), нефтепродукты (0,2%). Ос­новной объем загрязненных сточных вод сбрасывается предприятиями жилищно-коммунального хозяйства (56%) и промышленности (31%).

Сброс загрязненных сточных вод от химической и нефтехимической про­мышленности составил 1240,3 млн м³. Наиболее характерны для этих отраслей сбросы железа, меди, ртути, общего фосфора, нитратов, аммонийного азота.

Несоответствие качества сточных вод предъявляемым требованиям вызвано экологической несовершенностью производственных циклов современных технологий очистки и доочистки. Среди крупнейших загрязнителей поверхностных водных объектов можно назвать сле­дующие предприятия: АО "Воронежсинтезкаучук", АО "Химпром", АО "Нижнеканскнефтехим", АО "Усольехимпром" и др.

Черная металлургия. Общий по отрасли объем сточных вод, сбрасы­ваемых в поверхностные воды, составил 921,5 млн м³. Среди крупнейших загрязнителей поверхностных водных объектов выделяют следующие предприятия: АО "Магнитогорский металлургический комбинат", АО "Но­волипецкий металлургический комбинат" и т. д.

От деревообрабатывающей и целлюлозной промышленности сброс сточ­ных вод составил 1220,7 млн м³. Крупными загрязнителями являются: АО "Котласский ЦБК", АО "Братский ЛПК"; АО "Арахангельский ЦБК". Здесь большую опасность представляет загрязнение воды диоксинами и диоксиноподобными веществами.

Машиностроительная промышленность включает следующие основные подотрасли: энергетическое дизелестроение, металлургическое, горно­шахтное, горно-рудное, подъемно-транспортное, железнодорожное маши­ностроение, электротехническая, станкостроительная, инструментальная, подшипниковая промышленность, приборостроение, тракторное и сель­скохозяйственное машиностроение, машиностроение для легкой, пище­вой промышленности и бытовых приборов.

Машиностроением было сброшено около 963 млн м³ сточных вод. С этими водами сбрасывается значительное количество нефтепродуктов, сульфатов, хлоридов, взвешенных веществ, цианидов, соединений азота, солей железа, меди, цинка, никеля, хрома, молибдена, фосфора, кадмия. Крупнейшие источники загрязнителей: АО "АвтоВАЗ", АМО "ЗИЛ".

Угольная промышленность сбросила более 442 млн м³. Наиболее спе­цифические компоненты сбрасываемых вод: взвешенные вещества, неф­тепродукты, минеральные соли, соли тяжелых металлов, органические соединения, в отдельных случаях фенолы, синтетические поверхностно- активные вещества (С-ПАВ).

Нефтеперерабатывающая промышленность. Ею было сброшено 423 млн м³ сточных вод, с которыми в гидросферу поступили значительные количе­ства нефтепродуктов, сульфатов, хлоридов, соединений азота, фенолов, солей тяжелых металлов и т. д. Крупнейшими загрязнителями считаются: АО "Салаватнефтеоргсинтез", АО "Ангарская нефтехимическая компания".

Легкая промышленность. Объем сброса сточных вод в поверхностные воды составил 137,4 млн м³. Сточные воды текстильной промышленности характе­ризуются наличием в них взвешенных веществ, сульфатов, хлоридов, соеди­нений фосфора, азота, нитратов, синтетических ПАВ, железа, цинка, меди, никеля, хрома, свинца, фтора и т. д. В стоках кожевенной промышленности присутствуют соединения азота, фенолы, синтетические ПАВ, жиры и масла, хром, алюминий, сероводород, метанол, фенальдегид. Среди крупнейших за­грязнителей водоемов можно назвать АО "Шуйские ситцы", АО "Навтекс".

Пищевая промышленность. Ориентирована на переработку продуктов сельского хозяйства, речного и морского промыслов и выпуск широкого спектра продовольственных товаров — мясных и колбасных изделий, молоч­ных продуктов, муки, крупы, хлеба и хлебобулочных изделий, сахара, масла, рыбной продукции и т. п. Для этих предприятий характерны выбросы мою­щих веществ, резкое изменение рН, концентрации органических загрязне­ний, что вызывает перегрузку очистных сооружений, нарушает нормальный режим их работы, значительно ухудшает эффективность очистки.

Предприятия пищевой промышленности загрязняют водоемы органи­ческими веществами, сульфатами, фосфатами, нитратами, щелочами и ки­слотами. Кроме этого, в сточные воды поступает поваренная соль, нит­риты, моющие и дезинфицирующие вещества, остатки кормов и под­стилки животных, содержащие болезнетворные микроорганизмы.

Бытовые сточные воды — это вода из кухонь, туалетных комнат, душе­вых, бань, прачечных, столовых, больниц, бытовых помещений промыш­ленных предприятий и т. п. В бытовых сточных водах органическое ве­щество в загрязнениях составляет 58%, минеральные вещества — 48%.

Сточные воды с речных и морских судов подразделяют на 3 группы: фа­новые (фекальные), хозяйственно-бытовые (стоки из камбузов, душевых, прачечных и др.), подслановые (нефтесодержащие):

• для фановых вод характерно высокое бактериальное и органическое • загрязнение. Объем этих вод невелик, например, на всех судах бас­сейна Волги их суточный объем не превышал 5—6 тыс. м³;

• подслановые воды образуются в машинных отделениях и отличаются высоким содержанием нефтепродуктов.

В последние годы широкое распространение получил так называемый маломерный флот (катера, лодки и др.), который стал серьезным загряз­нителем водоемов.

С

В Москве, например, работают снегоплавильные камеры, прохо­дя через которые, снег попадает в городскую канализацию. Снегоплавильная камера - это большая площадка, огороженная бетонным забором. По ней движется разравнивающий привезен­ный снег бульдозер. В центре площадки находится отверстие, закрытое решеткой, чтобы в него не попадали большие глыбы льда, камни и крупногабаритный мусор. Бульдозер сдвигает снег на решетку, под которой протекают канализационные сто­ки, имеющие температуру 15°С. Снег вместе со стоками попа­дает на очистные сооружения.

Загрязнение вод суши

Микробное загрязнение вод происходит в результате поступления в водоемы патогенных микроорганизмов. Выделяют также тепловое за­грязнение вод в результате поступления нагретых сточных вод.

Загрязняющие вещества можно разделить на несколько групп: по фи­зическому состоянию — нерастворимые, коллоидные, растворимые при­меси. Кроме того, они делятся на минеральные, органические, бактери­альные и биологические:

• минеральные обычно представлены песком, частицами глины, руды, шлака, минеральных солей, растворами кислот, щелочей и др.;

• органические загрязнения подразделяются на растительные и животные. Растительные, в свою очередь, представлены остатками растений, плодов, овощей и злаков и др. Загрязнение животного происхождения — это выделения людей и животных, остатки тканей животных, клее­вые вещества и др.;

• бактериальные и биологические загрязнения вызывают главным образом бытовые сточные воды и стоки некоторых промышленных предприятий (бойни, кожевенные заводы, фабрики обработки шерсти, и др.). Производство и широкое применение синтетических ПАВ, особенно в составе моющих средств, обусловило поступление их со сточными во­дами во многие водоемы, в том числе в источники хозяйственно- питьевого водоснабжения. Наряду с ПАВ химическими загрязнителями водоемов являются пестициды, которые поступают в водоемы с дожде­выми и талыми водами, смывающими их с растений и почвы, при авиа- и наземной обработке сельскохозяйственных угодий и лесов, при непо­средственной обработке водоемов и др.

Степень опасности сноса пестицидов в водоемы в период обработки сельскохозяйственных угодий зависит от способа применения и формы пре­парата. При наземной обработке опасность загрязнения водоемов меньше, чем при авиаобработке, т. к. в этом случае препарат может сноситься пото­ками воздуха на сотни километров и осаждаться на поверхности водоемов.

Последствия загрязнения воды

Возможность переноса с водой носителей острых кишечных инфекций очень велика, что грозит нарушением здоровья и массовым характером заболевания. Доказана возможность передачи через воду холеры, брюш­ного тифа и сальмонеллезов, дизентерии, туляремии, бруцеллеза, вирус­ного гепатита и ротавирусного энтерита. В источниках водоснабжения могут находиться вирусы полиомиелита, различные адено- и энтеровирусы. Вода может стать также источником заражения человека животными паразитами — гельмитами или глистами.

Серьезная опасность для здоровья человека связана также с химиче­ским составом воды:

• в результате экспериментальных и клинико-медицинских исследований установлено неблагоприятное влияние на организм повышенной жест­кости воды, вызванное суммарным содержанием в ней солей кальция и магния. Высокая жесткость может играть этиологическую роль в разви­тии мочекаменной болезни человека. Урологами выделяются даже так называемые "каменные" зоны - территории, на которых уролитиаз мо­жет считаться эндемическим заболеванием;

• в то же время выдвигается предположение, что воды с низким содержанием солей жесткости способствуют развитию сердечно-сосудистых заболеваний;

• в настоящее время широко известно возникновение патологических изменений в организме, связанных с повышенным количеством в воде нитратов, которые способствуют образованию в крови метгемоглобина, препятствующего нормальному окислительному процессу в орга­низме. В результате появляется весьма тяжелое заболевание — метгемоглобинемия (токсический цианоз);

• в последние годы была доказана возможность образования в челове­ческом организме нитрозаминов, которые являются весьма активными канцерогенами;

• при повышенном поступлении в организм фтора развивается флюо­роз, а большие количества этого элемента в организме могут нару­шать обмен веществ и вызывать изменения в костях (типа остеоскле­роза) и тугоподвижность суставов.

Из других микроэлементов, которые способны вызывать патологиче­ские изменения в организме человека, можно назвать свинец, мышьяк и стронций. Известны трагические случаи острых отравлений тяжелыми металлами в результате загрязнения промышленностью природных вод (кадмием, ртутью, солями хрома):

• при избытке селена наблюдаются дефекты формирования глаз, анома­лии формирования конечностей и скелета;

• избыток лития вызывает расщепление нёба, аномалии глаз, ушей и по­ражение печени;

• если в организм человека поступает большое количество железа, то его избыток вызывает болезни сердца, поджелудочной железы, крово­течение из вен пищевода;

• при избытке меди возникает болезнь печени и селезенки (при ревма­тизме, бронхиальной астме, хронических воспалениях и т. д.);

• излишнее содержание марганца вызывает повреждения легких, мозга, снижает артериальное давление, отмечаются судорожные сокращения конечностей и их дрожание;

• скопление никеля способствует возникновению рака легких и носовой полости;

• кадмий вызывает острое и хроническое отравление:

• острое проявляется как боль в горле, одышка, сильный кашель, отек легких;

• хроническое описано впервые в Японии (болезнь "итаи-итаи"). Он на­ходится в костях и заменяет кальций;

• свинец вызывает смерть от кровоизлияния в мозг, хроническое пора­жение почек.

Методы контроля за состоянием загрязнения вод

Основными стандартными методами контроля за состоянием загрязнения

вод являются определение химического потребления кислорода (ХПК) и биохимического потребления кислорода (БПК):

• химическое потребление кислорода — это величина, характеризующая общее содержание в загрязненной воде органических и неорганиче­ских восстановителей, реагирующих с сильными окислителями. Зна­чение химического потребления кислорода обычно выражается в еди­ницах количества кислорода, расходуемого на окисление;

• биохимическое потребление кислорода - это количество кислорода, тре­буемое для окисления находящихся в воде органических веществ в аэроб­ных условиях в результате происходящих в загрязненной воде биоло­гических процессов.

При относительной простоте и достаточности этих методов невоз­можно достичь высокой точности определения концентраций загрязнений. Такие соединения, как пиразин, бензол, толуол не окисляются и опреде­лить их наличие в пробе этими методами невозможно.

При анализе состава сточных вод все чаще применяют "многокомпо­нентные " методы анализа, которые позволяют определить широкий спектр химических веществ. К ним относятся: атомно-эмиссионный, рентгеновский и хроматографический методы. Для этой цели выпускают С-, Н-, N-анализа- торы и другие приборы-автоматы.

Государственный контроль за использованием водных ресурсов и охрана водоемов

Охрана вод включает систему мер, направленных на предотвращение и устранение последствий загрязнения, засорения и истощения вод, для чего используются соответствующие нормы.

Нормы охраны вод — это значение показателей, соблюдение которых обес­печивает экологическое благополучие водных объектов и необходимые усло­вия охраны здоровья населения и культурно-бытового водопользования.

Постановлением Правительства РФ от 25.12.2006 № 801 утверждено Положение об осуществлении государственного контроля и надзора за использованием и охраной водных объектов, в соответствии с которым указанный контроль и надзор осуществляются Федеральной службой по надзору в сфере природопользования (федеральный государственный контроль и надзор) и органами исполнительной власти субъектов РФ (региональный государственный контроль и надзор).

Федеральная служба по надзору в сфере природопользования осуществляет непосредственно и через свои территориальные органы федеральный государ­ственный контроль и надзор за использованием и охраной водных объектов на подлежащих федеральному государственному контролю и надзору объектах по перечню, утверждаемому Министерством природных ресурсов РФ в соответствии с критериями, установленными Правительством РФ.

Органы исполнительной власти субъектов РФ осуществляют регио­нальный государственный контроль и надзор за использованием и охраной водных объектов на подлежащих региональному государственному контро­лю и надзору объектах по перечню, утверждаемому указанными органами.

Государственные инспекторы по контролю и надзору за использованием и охраной водных объектов имеют право:

• осуществлять проверки объектов, подлежащих контролю и надзору за использованием и охраной водных объектов;

• проверять соблюдение требований к использованию и охране водных объектов;

• составлять по результатам проверок акты и представлять их для озна­комления водопользователям;

• осматривать и при необходимости задерживать суда (в том числе ино­странные) и другие плавучие средства, допустившие загрязнение с су­дов нефтью, вредными веществами, сточными водами или мусором либо не принявшие необходимых мер по предотвращению такого за­грязнения водных объектов;

• давать обязательные для исполнения предписания об устранении вы­явленных в результате проверок нарушений условий использования родных объектов и контролировать исполнение указанных предписа­ний в установленные сроки;

• уведомлять в письменной форме стороны, заключившие договор во­допользования, о результатах проверок и выявленных нарушениях ус­ловий использования водных объектов.

В соответствии с Конституцией РФ водное законодательство России находится в совместном ведении РФ и субъектов РФ. Оно состоит из Водного кодекса РФ, других федеральных законов и принимаемых в со­ответствии с ними законов субъектов РФ.

Водное законодательство РФ и изданные в соответствии с ним норма­тивные правовые акты основываются на следующих принципах.

2. значимость водных объектов в качестве основы жизни и деятельно­сти человека. Регулирование водных отношений осуществляется исходя из представления о водном объекте как о важнейшей составной части окружающей среды, среде обитания объектов животного и растительного мира, в том числе водных биологических ресурсов, как о природном ре­сурсе, используемом человеком для личных и бытовых нужд, осуществ­ления хозяйственной и иной деятельности, и одновременно как об объ­екте права собственности и иных прав;

3. приоритет охраны водных объектов перед их использованием. Ис­пользование водных объектов не должно оказывать негативное воздейст­вие на окружающую среду;

4. сохранение особо охраняемых водных объектов, ограничение или запрет использования которых устанавливается федеральными законами;

5. целевое использование водных объектов. Водные объекты могут использоваться для одной или нескольких целей;

6. приоритет использования водных объектов для целей питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения перед иными целями их исполь­зования. Предоставление их в пользование для иных целей допускается только при наличии достаточных водных ресурсов;

7. участие граждан, общественных объединений в решении вопросов, ка­сающихся прав на водные объекты, а также их обязанностей по охране вод­ных объектов. Граждане, общественные объединения имеют право прини­мать участие в подготовке решений, реализация которых может оказать воз- Действие на водные объекты при их использовании и охране. Органы госу­дарственной власти, органы местного самоуправления, субъекты хозяйст­венной и иной деятельности обязаны обеспечить возможность такого уча­стия в порядке и в формах, которые установлены законодательством РФ;

8. равный доступ физических лиц, юридических лиц к приобретению права пользования водными объектами, за исключением случаев, преду­смотренных водным законодательством;

9. равный доступ физических лиц, юридических лиц к приобретению в собственность водных объектов, которые могут находиться в собствен­ности физических лиц или юридических лиц;

10. регулирование водных отношений в границах бассейновых округов (бассейновый подход);

11. регулирование водных отношений в зависимости от особенностей режима водных объектов, их физико-географических, морфометрических и других особенностей;

12. регулирование водных отношений исходя из взаимосвязи водных объектов и гидротехнических сооружений, образующих водохозяйствен­ную систему;

13. гласность осуществления водопользования. Решения о предостав­лении водных объектов в пользование и договоры водопользования должны быть доступны любому лицу, за исключением информации, от­несенной законодательством РФ к категории ограниченного доступа;

14. комплексное использование водных объектов. Использование водных объектов может осуществляться одним или несколькими водо­пользователями;

15. платность использования водных объектов. Пользование водными объектами осуществляется за плату, за исключением случаев, установ­ленных законодательством РФ;

16. экономическое стимулирование охраны водных объектов. При оп­ределении платы за пользование водными объектами учитываются расхо­ды водопользователей на мероприятия по охране водных объектов;

17. использование водных объектов в местах традиционного прожи­вания коренных малочисленных народов Севера, Сибири и Дальнего Востока РФ для осуществления традиционного природопользования.

По Водному кодексу водопользователи обязаны стремиться сокращать! изъятия и предотвращать потери воды, не допускать загрязнения, засорения! и истощения водных объектов, обеспечивать сохранение температурногоf режима водных объектов.

Запрещается сброс сточных и дренажных вод в водные объекты:

• содержащие природные лечебные ресурсы;

• отнесенные к особо охраняемым водным объектам.

• в водные объекты, расположенные в границах:

• зон, округов санитарной охраны источников питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения;

• первой, второй зон округов санитарной (горно-санитарной) охра­ны лечебно-оздоровительных местностей и курортов;

• рыбоохранных зон, рыбохозяйственных заповедных зон.

Сброс сточных вод и (или) дренажных вод может быть ограничен, приостановлен или запрещен по основаниям и в порядке, которые установлены федеральными законами.

Согласно Кодексу внутреннего водного транспорта РФ:

• контроль за обеспечением экологической безопасности при эксплуа­тации судов осуществляется федеральными органами исполнительной власти в области охраны окружающей среды;

• органами технического надзора и классификации судов РФ осуществ­ляется технический надзор за обеспечением экологической безопас­ности при эксплуатации судов;

• бассейновые органы государственного управления на водном транс­порте совместно с территориальными органами федерального органа исполнительной власти в области охраны окружающей среды осуще­ствляют контроль за размещением и функционированием объектов природоохранного назначения на внутренних водных путях; инфор­мационное обслуживание судовладельцев и капитанов судов по во­просам экологической безопасности.

Федеральными органами исполнительной власти в области санитарно- эпидемиологического надзора осуществляется надзор за соблюдением ор­ганизациями, деятельность которых связана с деятельностью на внутрен­нем водном транспорте, санитарных правил и норм.

Поддержание поверхностных и подземных вод в состоянии, соответст­вующем экологическим требованиям, обеспечивается установлением норма­тивов предельно допустимых вредных воздействий (ПДВВ) на водные объекты. Порядок их разработки и утверждения устанавливается правительством РФ.

Важнейшей составной частью современного водно-санитарного зако­нодательства являются гигиенические нормативы — ПДК вредных веществ в питьевой воде и воде водоемов. Соблюдение ПДК обеспечивает безо­пасность для здоровья населения и благоприятные условия санитарно- бытового водопользования. Они являются критерием эффективности различных мероприятий по охране водоемов от загрязнения.

В настоящее время установлены ПДК для более 1700 веществ, а также более 1200 рыбохозяйственных ПДК.

Санитарные условия спуска сточных вод

Водоемы н водотоки считаются загрязненными, если показатели состава и свойств воды в них изменились под прямым или косвенным влиянием произ­водственной деятельности и бытового использования населением и стали час­тично или полностью непригодными для одного из видов водопользования.

Пригодность состава и свойств поверхностных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения и культурно-бытовых нужд насе­ления, а также рыбохозяйственных целей, определяется их соответстви­ем требованиям и нормативам одновременно. Запрещается сбрасывать в водные объекты:

• сточные воды, содержащие вещества или продукты трансформации веществ в воде, для которых не установлены ПДК, а также вещества, для которых отсутствуют методы аналитического контроля;

• сточные воды, которые могут быть устранены путем организации бес­сточного производства, рациональной технологии, максимального ис­пользования в системах оборотного и повторного водоснабжения по­сле соответствующей очистки и обеззараживания в промышленности, городском хозяйстве и для орошения в сельском хозяйстве;

• неочищенные или недостаточно очищенные производственные, хо­зяйственно-бытовые сточные воды и поверхностный сток с террито­рий промышленных площадок и населенных пунктов;

• сточные воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний. Сточные воды, опасные в эпидемиологическом отношении, могут сбрасываться в водные объекты только после соответствующей очист­ки и обеззараживания.

Сброс, удаление и обезвреживание сточных вод, содержащих радио­нуклиды, должны осуществляться в соответствии с действующими нор­мами радиационной безопасности. Запрещаются также:

• сброс в водные объекты, на поверхность ледяного покрова водосбора пульпы, концентрированных кубовых остатков, образующихся в ре­зультате обезвреживания сточных вод, в том числе содержащих ра­дионуклиды, другие технологические и бытовые отходы;

• утечки в водные объекты от нефте- и продуктоводов, нефтепромыслов;

• сброс мусора, неочищенных сточных, подсланцевых, балластных вод и других веществ с плавучих средств водного транспорта;

• загрязнение поверхностных вод при проведении строительных, дноуглубительных и взрывных работ, при добыче полезных ископаемых, i прокладке кабелей, трубопроводов и других коммуникаций, при проведении сельскохозяйственных и других видов работ;

• молевой сплав леса, а также сплав древесины в пучках и кошелях без судовой тяги на водных объектах, используемых преимущественно для водоснабжения населения;

• сброс сточных вод в водные объекты, используемые для водо- и грязелечения, а также в водные объекты, находящиеся в пределах округов санитарной зоны курортов.

Вышеперечисленные требования распространяются на существующие спуски всех видов производственных, в том числе животноводческих, хозяйственно-бытовых сточных вод и поверхностного стока с территорий населенных мест и производственных объектов, сточных вод отдельно стоящих жилых и общественных зданий, коммунальных, лечебно-профилактических, транспортных, сельскохозяйственных объектов, промышленных предприятий, шахтных и рудничных вод, сбросных вод систем водяного охлаждения, гидрозолоудаления, сбросных и дренажных вод с орошаемых и осушаемых сельскохозяйственных территорий, а также на все проектируемые выпуски, сточных вод канализации населенных мест и отдельно стоящих объектов независимо от их ведомственной принадлежности.

Запрещается сброс сточных вод в водные объекты в черте населенных пунктов. Место выпуска сточных вод должно быть расположено ниже по

течению реки от границы населенного пункта и всех мест водопользования населения с учетом возможности обратного течения при нагонных ветрах.

Сброс сточных вод в водные объекты в черте населенного пункта че­рез существующие выпуски допускается лишь в исключительных случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании и по согла­сованию с органами государственного санитарного надзора. В этом слу­чае нормативные требования, установленные к составу и свойствам воды водных объектов, должны быть отнесены к самим сточным водам.

Условия отведения сточных вод в водные объекты определяются с учетом:

• степени возможного смешения и разбавления сточных вод водой вод­ного объекта на участке от места выпуска сточных вод до расчетных створов ближайших пунктов хозяйственно-питьевого, культурно- бытового водопользования населения;

• фонового качества воды водного объекта выше места рассматриваемо­го выпуска сточных вод по анализам не более 2-летней давности;

• нормативов качества воды водных объектов (ПДК).

Запрещается принятие в эксплуатацию объектов с недоделками, от­ступлениями от утвержденного проекта, не обеспечивающими соблюдение нормативного качества воды, а также без апробации, испытания и про­верки работы всего установленного оборудования и механизмов.

Экологический паспорт водного хозяйства

В городскую сеть могут быть сброшены бытовые и производственные сточные воды, но на производственные воды имеются ограничения, на­правленные на защиту канализационных трубопроводов и сооружений от коррозии, заиливания, образования взрывоопасных газов, а также воз­можного нарушения процессов биологической очистки сточных вод и, как следствие, загрязнение водоемов токсичными элементами.

Основанием для выдачи разрешений на сброс производственных сточных вод в систему канализации населенного пункта для действую­щих предприятий является паспорт водного хозяйства, представляющий собой один из разделов экологического паспорта предприятия.

Паспорт водного хозяйства должен разрабатываться самим предпри­ятием по установленной форме и представляться для согласования в водопроводно-канализационное управление, где уточняются места выпус­ков в системы канализации бытовых сточных вод населенных пунктов; нормы сброса и состав сбрасываемых сточных вод до и после очистки по среднему и максимальному количеству загрязнения.

Но получение разрешения на сброс вод может быть аннулировано в случаях изменения условий канализирования населенных пунктов или несоблюдения промышленными предприятиями условий, в том числе по расходу вод и массе загрязнителя. Расчет допустимых концентраций за­грязняющих веществ учитывает их степень очистки на станции аэрации.

ПДК загрязняющих веществ в производственных сточных водах и сте­пень их биологического распада на биологических очистных сооружени­ях населенного пункта принимаются по нормативным документам.

Самоочищение водоемов

Каждый водоем — это сложная живая система, где обитают бактерии, водоросли, высшие водные растения, различные беспозвоночные животные. Совокупная их деятельность обеспечивает самоочищение водоемов. В ус­ловиях естественной природы, если в водоем попадают, например, хими­ческие примеси, процесс самоочищения протекает быстро, поэтому одна из важнейших природоохранных задач - поддерживать эту способность.

Факторы самоочищения водоемов многообразны. Условно их можно разделить на 3 группы:

• физические, среди которых первостепенное значение имеет разбавле­ние, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Хорошее перемешивание и снижение концентрации взвешенных частиц обес­печиваются интенсивным течением рек. Способствует самоочищению водоемов оседание на дно нерастворимых осадков, а также отстаивание загрязненных вод. Микроорганизмы под собственной тяжестью или осаждаясь на других органических и неорганических частицах, посте­пенно опускаются на дно, подвергаются действию физических факто­ров, что способствует быстрому отмиранию загрязняющей микрофлоры. Обеззараживание воды происходит под влиянием ультрафиолетового излучения Солнца;

• из химических факторов самоочищения водоемов следует отметить окисление органических и неорганических веществ. Поэтому оценку самоочищения можно проводить как по содержанию конкретных со­единений или их групп (фенолов, смол, углеводородов), так и по от­ношению к легкоокисляемому органическому веществу. Отмиранию микрофлоры могут также способствовать некоторые химические ве­щества. При этом, кроме патогенных бактерий и вирусов, в водоемах мо­гут отмирать и микроорганизмы, играющие существенную роль в самоочищении водоемов. Санитарный режим водоема характеризуется прежде всего количеством растворенного в нем кислорода. Его долж­но быть не менее 4 мг на 1 л воды в любой период года;

• к биологическим факторам относятся водоросли, плесневые и дрожжевые грибки. Однако фитопланктон не всегда положительно воздействует на процессы самоочищения: в отдельных случаях массовое развитие сине-зеленых водорослей в искусственных водоемах можно рассматривать как процесс самозагрязнения. Самоочищению водоемов от бактерий и вирусов могут способствовать и представители животного мира. Так, устрицы и некоторые амебы адсорбируют кишечные и другие вирусы. Каждый моллюск профильтровывает в сутки: более 30 л воды.

Чистота водоемов немыслима без охраны их растительности. Только на основе глубокого знания экологии каждого водоема, эффективного контроля за развитием населяющих его различных живых организмов можно получить положительные результаты, обеспечить прозрачность и вы­сокую биологическую продуктивность рек, озер и водохранилищ.

Неблагоприятно на процессы самоочищения водоемов влияют и другие факторы. Так, химическое загрязнение водоемов промышленными стоками, биогенными элементами (азотом, фосфором и т. д.) тормозит естествен­ные окислительные процессы, убивает микроорганизмы.

Комплекс физических процессов самоочищения воды от нефти состоит из ряда составляющих: испарения; оседания комочков, взвешенных в толще во­ды; слипание комочков; всплытие комочков с образованием пленки с вклю­чениями воды и воздуха; снижение концентрации взвешенной и раство­ренной нефти вследствие оседания; всплытие и смешивание с чистой водой.

Биотехнология очистки вод

Биологическая очистка вод (природных и сточных) в настоящее время является достаточно изученным и широко применяемым методом, зна­чение и роль которого со временем только возрастает в связи с требова­ниями экологичности и экономичности современных видов производств.

Однако такой способ позволяет разрушить только относительно про­стые и аммонийные соединения (их называют "биологически мягкими").

Неорганически восстановленные (сульфиды, сульфиты, нитриты и др.) соединения, токсины, комплексные соединения и сложные органические молекулы, удаляемые лишь частично при такой технологии, относятся к "био­логически жестким" органическим и аммонийным соединениям. Их при­сутствие в водах представляет угрозу для окружающей природной среды. Поэтому разработка методов детоксикации таких загрязнений — текущая и перспективная задача биотехнологии очистки воды.

Загрязнение биосферы вследствие выброса ксенобиотиков и других вредных веществ, почти не включаемых в циклы углерода, азота, фосфора и серы, приводит к необратимым изменениям в генофонде. Среди ксе­нобиотиков наибольшее распространение имеют гербициды и пестициды, представляющие собой галогеносодержащие соединения и попадающие в водоемы из почвы и атмосферы. Если не применять специальные ад­сорбционные мембранные технологии или озонирование, то существующие станции очистки природных вод для хозяйственных целей не обеспечат удаления ксенобиотиков. Эта проблема может быть решена путем эколо­гизации или прекращения выпуска соответствующих препаратов, или способами биотехнологии.

Для обеспечения стандартов качества очищенных вод, соответствую­щих нормативам ВОЗ¹, в настоящее время используются следующие био­технологические методы:

• селекция и конструирование искусственных микробных ассоциаций;

• совершенствование иммобилизационных комплексов;

- ферментативный катализ;

• генноинжениринговые комбинации.

• механические методы;

• физико-химические воздействия;

• биологический метод.

Селекция и конструирование искусственных микробных ассоциаций за­ключается в поиске, выделении активных культур, штамбов, исходя из их способности использовать те или иные ксенобиотики по прямому мета­болизму или же в условиях соокисления с последующим внесением их в ка­честве посевного материала в биореакторах.

Иммобилизация - это процесс, при котором клетки прикрепляются к ка­кой-либо поверхности так, чтобы их гидродинамические характеристики отличались от показателей среды обитания. При этом достигаются такие эффекты, как:

• сохранение практически постоянной биомассы в биореакторе за счет отсутствия выноса ее с потоком очищаемой жидкости;

• создание пространственной сукцессии (распределения) микроорганизмов по ходу движения жидкости с четким регулированием процесса;

• рост производительности (уменьшающий объем биореакторов);

• повышение устойчивости системы к неравномерности поступления сточных вод;

• регулирование процесса по составу носителей. Ферментативный катализ заключается в воспроизводстве определен­ного вида ферментов или их препаратов для биодеструкции конкретного ксенобиотика и проведение процесса в биореакторах. За счет мутации штамбов эффект очистки сточных вод повышается на 50—70%. Однако при этом требуется периодическая обработка биомассы, т. к. мутирован­ные признаки со временем снижаются.

Более перспективный и эффективный метод очистки вод с заданными деструктивными свойствами — генноинжениринговый, который заключается в использовании методов рекомбинантной ДНК: соединений определенных катаболических последовательностей специфических генов, ответственных за деструкцию какого-либо звена молекулы ксенобиотика, обеспечивающего его устойчивость. Введение в гены быстрорастущих штамбов позволяет по- ¹ лучить эффективные культуры, которые после помещения в биореакторы обеспечивают эффективную детоксикацию вод.

Механические методы — из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси. Грубодисперсные частицы улавливаются решетками и ситами, а поверхностные загрязнения — нефтеловушками, масло- и смолоуловителями. Так, выделяют до ²/з нерастворимых примесей, а из промышленных — более ⁹/₁₀.

При физико-химических воздействиях удаляются тонкодисперсные и растворенные неорганические примеси и разрушаются органические неокисляемые и плохо окисляемые вещества. К ним относятся:

• флотация — ускоренное осветление промышленных и сточных вод и удаление из них взвешенных частиц нефти, жиров, нефтепродуктов, ПАВ, т. е. насыщают стоки воздухом, к пузырькам которого прилипают час­тицы твердых веществ и выплывают на поверхность;

• экстракция — сточные воды освобождают от органических веществ, ко­торые концентрируются в растениях (хлороформ, дибутиловый эфир, бензол, нитробензол и др.);

• адсорбция — применяется при невысоком содержании органических веществ в водах. В качестве адсорбента используют активированный уголь, органические и синтетические сорбенты;

• ионообменные способы — позволяют извлекать и вновь возвращать в хо­зяйственный оборот ценные вещества: цинк, никель, фенолы, детер­генты, радиоактивные соединения и др. Для этого применяют синте­тические ионообменные смолы;

• окисление — используют озон, хлор, оксид хлора, перманганат калия и другие окислители, позволяющие окислить остатки, растворенные в воде, устойчивые к биологическому разрушению органического ве­щества;

• эвапорация — сточную воду нагревают до кипения. Насыщенный водя­ной пар извлекает из сточных вод примеси. Затем пар пропускают через нагретый поглотитель, в котором примеси задерживаются. В случае не­обходимости применяют доочистку сточных вод, прошедших механи­ческую и биологическую очистку;

• широкое применение находит электролиз — разрушение органических веществ в сточных водах и извлечение металлов, кислот и других не­органических веществ. Этот процесс протекает в электролизерах. Очищение воды идет с помощью ультразвука, озона, высокого давле­ния и хлорированием.

Биологический метод основан на использовании закономерностей био­химического и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Имеется несколько типов биологических установок:

• биофильтры — сточные воды пропускают через слой крупнозернисто­го материала, покрытого тонкой бактериальной пленкой, благодаря которой протекают процессы биохимического окисления, которые служат основой биофильтров;

• биологические пруды — в очистке сточных вод участвуют все орга­низмы, населяющие водоем;

• аэротенки — огромные резервуары из железобетона, в котором очи­щающее действие производит активный ил из бактерий и микроско­пических животных.

Радиационное обеззараживание сточных и природных вод

Цель радиационного обеззараживания воды — подавление способности возбудителей инфекционных и инвазионных заболеваний к нормальному развитию и размножению или, другими словами, достижение их репро­дуктивной гибели. В сточных и природных водах потенциальными возбу­дителями заболеваний являются вирусы, микроорганизмы и яйца гель­минтов.

Радиационная обработка особенно широко используется в последнее время вследствие ее эффективного поражающего воздействия практически на все микроорганизмы в жидких и твердых средах, где действие любых других факторов (исключая термообработку, магнитных и электрических полей, ультрафиолетового света (УФ-света), блокировано.

Сейчас очень важным направлением становится радиационная дезин­фекция сточных вод животноводческих комплексов и осадков бытовых сточных вод, которые характеризуются высоким содержанием органических веществ и наличием большого количества патогенных микроорганизмов, яиц и личинок гельминтов. Поэтому их использование в качестве удобрений создает угрозу возникновения опасных заболеваний людей и животных.

С помощью высокоэнергетического (до 12 МэВ¹) ускорителя одно­временно с обеззараживанием органических загрязнителей происходит и уничтожение привкусов и запахов.

Лабораторные опыты показали, что если в воду (после радиационной обработки) внести органические добавки, то практически весь азот сточ­ных вод может быть превращен в биомассу, используемую для совершен­ствования рационов кормления животных.

Метод радиационного обеззараживания уже довольно долгое время применяется на практике. Первая обработка показала, что она способна снижать количество взвешенных веществ на 75%, мутность — на 23% и на 90% — количество поверхностно-активных веществ (ПАВ).

Глава 11. Агроэкосистемы Отличительные особенности природных биогеоценозов и агроэкосистем

В природных биогеоценозах господствует естественный отбор видов и сообществ биоты. В результате остаются наиболее устойчивые формы организмов и их сообществ, т. е. приспособленных к кон­кретным внешним условиям. При всех возможных сезонных и годовых изменениях внешних условий на данной местности эти виды и сообще­ства биоты проходят весь жизненный цикл и оставляют потомство.

Таким образом, главные фундаментальные особенности природного биогеоценоза — устойчивость и способность к самовоспроизводству. Пути и способы обеспечения устойчивости природных биогеоценозов:

• высокая степень адаптированности природных биогеоценозов к био­энергетическому потенциалу почвы, гидротермическому режиму и воз­душной среде, территории путем большого разнообразия видов расте­ний (биоты) на одном и том же месте с преобладанием многолетних ценозов. Поэтому накопление биомассы идет в течение всего вегета­ционного периода от ранней весны до поздней осени. Если для какого- либо вида биоты во время вегетации складываются неблагоприятные внешние условия, то потери в накоплении биомассы компенсируются другими видами. Общая масса биоты во времени и пространстве остается практически одинаковой;

• концентрация в биомассе биоты необходимых биофильных веществ не превышает биологически необходимого уровня. Это обеспечивает мини­мально возможные затраты внешней энергии на жизнедеятельность;

• на жизнедеятельность используется только самовозобновляемая внешняя энергия. Самовозобновление запасов внешней энергии осуществляется путем замкнутости биохимического круговорота веществ и энергии. Замкнутость биохимического круговорота обеспечивается путем непре­рывного повторного использования одних и тех же запасов веществ и энергии в последующих вегетационных сезонах и поколениях биоты;

• непрерывное, в течение всего вегетационного сезона, поступление в почву органических остатков и их минерализация. При замкнутости биохими­ческого круговорота веществ это обеспечивает характерное для кон­кретной почвы воспроизводство ее свойств и режимов в течение всего вегетационного режима.

Агробиоценозы создаются и поддерживаются человеком для получения сельскохозяйственной продукции. Деятельность человека в таких экоси­стемах направлена на повышение продуктивности (урожайности) одного или нескольких избранных видов (сортов, пород) растений или животных. Как правило, помимо культивируемых видов агроэкосистема содержит ряд представителей дикой флоры и фауны, но господствующими (обра­зующими) являются именно искусственно поддерживаемые виды, а чис­ленность остальных во многих случаях жестко регулируется.

Особенности агроэкосистемы:

• она находится вне сферы естественного отбора с очень обедненным ви­довым составом биоты, с возделыванием одного вида и сорта расте­ний на каждом отдельном поле. Потери продуктивности при неблаго­приятных внешних условиях на отдельном поле не могут ничем ком­пенсироваться. Общая биомасса биоты в агроэкосистеме при всех равных условиях всегда ниже, чем в природных биогеоценозах;

• в агроэкосистеме чаще всего используются живые организмы (сорта растений, породы животных) созданные человеком, которые не способ­ны к длительному выживанию и самовоспроизводству в природных условиях, существуют только при искусственном разведении в искус­ственных внешних условиях. Поэтому агроэкосистемы очень неустой­чивы и без поддержки человека быстро разрушаются;

• концентрация в биомассе биофилъных веществ и соединений выходит далеко за пределы биологической необходимости. Выход необходимой человеку продукции (урожайность, сахаристость, привесы) также выходят за пределы необходимости для поддержания видов биоты, поэтому фор­мирование биопродуктивности растений и животных идет с очень большими удельными (на единицу продукции) затратами внешней энергии;

• при безвозмездном отчуждении почти всей продукции растениеводст­ва и животноводства разрушена замкнутость биохимического кругово­рота веществ и энергии. Вследствие этого энергия не возобновляется и не аккумулируется в прежних размерах. Запасы ее в почве постепенно разрушаются, поэтому сохранение высокого уровня продуктивности рас­тений и животных возможны только при больших дополнительных энер­гетических и материальных затратах антропогенной энергии на техно­логии возделывания растений и выращивания животных;

• при возделывании на каждом поле одного вида, сорта или гибрида, преимущественно однолетних травянистых культур, не полностью ис­пользуется теплый период года, поэтому неизбежны непродуктивные потери из почвы энергетических веществ в форме Н₂О, С, N, различ­ных биологически активных веществ (ферментов, витаминов и т. д.) весной до начала вегетации, в конце лета и осенью — после начала вегетации.

В результате производственной деятельности людей возникает техно­генная миграция больших объемов разнообразных веществ, большинство из которых загрязняет окружающую среду. Главные загрязнители — гор­ная промышленность, перерабатывающая промышленность, электро­станции, двигатели внутреннего сгорания, коммунально-бытовой сектор и сельское хозяйство. Но не только они одни создают проблемы для раз­вития агроэкосистемы.

Экологические проблемы мелиорации

Мелиорация — это направленное улучшение неблагоприятных свойств природной среды. Экологически обоснованные мелиорации одновременно решают основные вопросы охраны природы и улучшения качества окру­жающей среды.

Виды и способы мелиорации:

• климатическая — обогрев посевов овощных культур, посадок плодово-

ягодных культур дымом, противозаморозковыми поливами; уничтожение

градовых облаков и искусственное вызывание дождей, изменение тече­ния рек, строительство гидротехнических сооружений и водоемов;

• водная:

• оросительные — поверхностная, подпочвенная, лиманная, дожде­вание;

• осушительные — открытый и закрытый дренаж;

• снежная — задержание снега и талых вод;

• фитомелиораиия.

• лесомелиорация: облесение оврагов, рек, балок, полей и движу­щихся песков;

• возделывание солеустойчивых и солонцеустойчивых культур, а также культур, устойчивых к токсикантам, почвенной и воздушной засухе, к заболачиванию почв;

• земельная, включающая в себя:

• борьбу с эрозией путем зарегулирования поверхностного стока; нормирования выпаса скота; закрепления оврагов, почвозащитных мер — вспашки вдоль склона, оставления стерни, посева поперек склона, нераспахиваемых буферных полос из многолетних трав; залужение склонов, поделка запашных валов с широким основа­нием поперек склонов. Все это резко снижает скорость движения воды по склонам, соответственно, уменьшается и смыв почвы;

• культурно-технические работы — применение химических мелиоран­тов, террасирование склонов, уничтожение древесно-кустарниковой поросли и кочек на пахотных землях, культурных лугах, сенокосах и пашнях.

Основным объектом земельных мелиораций является борьба с эрози­ей почв.

Эрозия — это разъедание, т. е. разрушение, снос и перенос почвы водными потоками, ветрами.

Перечисленные выше мелиоративные мероприятия направлены одно­временно на охрану и улучшение качества природной среды и повыше­ние плодородия почв.

Экологические последствия орошения

Орошение всегда ведет к коренному изменению гидротермического режима почв и территории, поскольку:

• создается бездефицитная водообеспеченность растений;

• возрастает относительная влажность и снижается температура в при­земном слое воздуха в период вегетации растений;

• уменьшается перепад температуры в почве — летом понижается, зи­мой повышается.

Все эти мероприятия в сочетании с применением удобрений и средств зашиты посевов резко повышают продуктивность растений с улучшением качества продукции.

Вместе с этим длительное орошение может привести к неблагоприят­ным экологическим последствиям, в частности, происходит вторичное за­соление земель, которое формируется за счет подъема водорастворимых токсичных солей и водой из пород при глубоком промачивании почв пресными поливными водами или за счет проведения поливов засолен­ными водами. Засоление сопровождается следующими негативными последствиями:

• при содержании в почвенном растворе водорастворимых солей 0,3% происходит отравление полезной биоты почвы и растений вследствие нарушения обмена веществ;

• резкое повышение осмотического давления почвенного раствора за­трудняет потребление растениями воды даже на влажных почвах;

• насыщение почвы водорастворимыми солями Na+, С1-, SO_4-2, гидро­карбонатами (НСО_3-), иногда нитратом и калием К+ разрушает агре­гатные элементы почвы, что повышает объемную массу сухой и вяз­кость влажной почвы, снижает водо- и воздухопроницаемость почвы, повышает удельное сопротивление и глыбистость почвы при ее обра­ботке. Особенно опасно содовое засоление, т. к. сода является силь­ным токсикантом.

Один из основных способов экологической оценки процессов засоления-рассоления за какой-либо промежуток времени — составление балан­са солей в корнеобитаемом слое почвы прямыми физико-химическими спосо­бами. Различают 3 типа солевого баланса:

• стабильный баланс — когда общий запас солей не изменяется;

• баланс засоления - запас определенных солей возрастает;

• баланс рассоления — запас этих солей уменьшается.

Другой неблагоприятный, хотя и менее вредный, фактор - солонцевание почв, который проявляется при содержании Na от 3-5% до 10-15% от суммы обменных катионов почвенно-поглощающего комплекса (ППК).

Причины солонцевания — низкое содержание в почвенном растворе свободного Са+ и засоление натрием (Na+), который поднимается с вос­ходящими токами воды из глубинных горизонтов с солью при система­тическом промачивании почвогрунтов.

Главный недостаток солонцов — плохие физические свойства почвы (вы­сокая вязкость, плотность, низкая водо- и воздухопроницаемость). Но эти неблагоприятные свойства менее выражены, чем на засоленных почвах.

Другое негативное последствие непродуманного орошения почв — их заболачивание, когда происходит смыкание поверхностных вод с грунто­выми водами в результате избыточных поливов и больших потерь воды на инфильтрацию из грунтовых вод, каналов и оросителей. При этом резко ухудшается воздушный режим почв, усиливаются анаэробные вос­становительные процессы с накоплением токсичных закисных соедине­ний (Fe, Al, Pu и т. п.), резко возрастает подвижность и токсичность имеющихся в почве солей тяжелых металлов. При наличии глубинных соленосных горизонтов заболачивание ведет к сильному засолению почв. Земледелие на заболоченных участках невозможно.

К числу мер по предотвращению и устранению засоления, солонцевания и заболачивания относятся:

• умеренный режим орошения (не более 65—70% НВ¹) только для слоя почвы, расположенного выше залегания соленосных горизонтов. Это обусловлено тем, что при более высокой влажности верхних незасоленных слоев идет миграция воды в нижние засоленные горизонты с последующим подъемом водорастворимых солей с восходящим то­ком воды;

• строительство оросительных систем только с закрытой подачей воды (металлические или пластиковые трубы);

• строительство дренажа для глубокой промывки засоленных почв;

• применение гипса для подкисления почв и вытеснения кальцием в поч­венный раствор натрия и магния, с последующей промывкой почвы вегетационными поливами;

• облесение орошаемых участков быстрорастущими древесными поро­дами (тополь серебристый и др.);

• возделывание солеустойчивых культур с глубокопроникающей стерж­невой структурой (люцерна, донник, сорная суданка).

Виды водной эрозии и борьба с ней

Выделяют следующие виды водной эрозии:

• плоскостную, когда происходит более или менее равномерный по­верхностный смыв почвы. Степени смытия почв:

• слабосмытые — горизонт А (верхний, определяющий плодородие почвы) смыт до 50% своей мощности;

• среднесмытые — горизонт А смыт более чем на 50% своей мощности;

• сильносмытые - горизонт А смыт полностью и частично смыт го­ризонт В (следующий по глубине и менее плодородный, подсти­лающий слой почвы).

• вертикальную — образуются промоины на глубину генетического слоя почвы;

• овражную — это наиболее опасная форма эрозии, которая ведет к безвозвратной потере почв. Овражная эрозия формируется из верти­кальной, когда разрушения захватывают материнские и подстилаю­щие породы на большую глубину и ширину.

Плоскостная эрозия ведет к постепенной деградации почв, а верти­кальная и овражная — к достаточно быстрому уничтожению почвенного покрова.

Борьба с водной эрозией основана на создании рубежей для гашения скорости водных потоков и задержания мелкозема. Она включает в себя:

• посадку лесополос шириной 15 м поперек склонов через определен­ный интервал (через 50—200 м) в зависимости от крутизны склона;

• создание земляных напашных валов и валиков;

• вспашку поперек склонов засеянных или залуженных полос (буфер­ные полосы);

• заравнивание промоин;

• сплошное залужение склонов;

• облесение балок, оврагов, водоемов.

Выполнение этих мероприятий обеспечивает задержание мелкозема на рубежах, перевод части поверхностного стока воды во внутрипочвенный сток. В результате этого приостанавливается развитие балочных и овражных систем, а потери мелкозема за пределы поля уменьшаются в 1,5-2 раза.

Экологические последствия осушения

Осушение — мероприятия по усилению стока застойных поверхностных вод на переувлажненных и заболоченных территориях.

Методы осушения зависят от типа поступления избыточных вод на пе­реувлажненные территории:

• при атмосферном поступлении — улучшают поверхностный сток через открытые каналы и закрытый дренаж;

• при грунтово-напорном типе заболачивания — осушают путем пониже­ния напора и глубины стояния грунтовых вод разгрузочными скважи­нами и закрытыми дренами;

• склоновый тип. Сооружают нагорные каналы для перехвата потоков поверхностных вод, а также противоэрозионные насыпные рубежи на склонах;

• намывной (паводковый) тип. Применяются дамбы, обваловывание терри­тории, регулирование речного стока путем строительства водохранилищ. Непродуманное осушение может привести к негативным последствиям:

• слишком сильное понижение уровня стояния фунтовых вод (более 2 м);

• при дефиците осадков может привести к пересыханию корнеобитаемого слоя почвы, развитию пересохших торфяных почв, поэтому осушительные системы должны быть двустороннего действия: отво­дить избыток воды и подавать воду из каналов и водохранилищ в за­сушливые периоды;

• быстрая минерализация органического вещества и дегумификация почвы на пересушенных землях;

• большие потери водорастворимых органических веществ, неподвиж­ных минеральных, биофильных солей с дренажными водами.

Опустынивание

Еще одним, не менее важным, проявлением глобального экологиче­ского кризиса являются опустынивание территорий суши, деградация земель и сокращение сельскохозяйственных площадей.

Опустынивание территорий суши происходит в процессе хозяйствен­ной деятельности человека вследствие нерационального природопользо­вания, химического загрязнения, а также воздействия таких процессов, как ветровая (дефляция) и водная эрозии, засоление, подкисление, забо­лачивание, уплотнение.

В мире ежегодно безвозвратно теряется и выходит из хозяйст­венного оборота б млн га земель. Еще 20 млн га приходят в не­пригодное для сельскохозяйственного использования состояние и требуют для рекультивации таких затрат, которые делают ее проведение экономически невыгодной.

Более половины площади сельскохозяйственных земель в Рос­сии, занятых под пашни, виноградники, сады, пастбища, под­топляется, поражается ветровой эрозией, происходит засоле­ние и перенасыщение азотными веществами, тяжелыми металлами, болезнетворной микрофлорой. Площади пораженных земель пре­вышают 300 млн га. По свидетельству ученых, площадь опусто­шенных земель в России составляет около 50 млн га.

Значительная доля опустошенных земель в России возникла вследст­вие нерационального технологического освоения и использования оро­шаемых земель. Возрастает также масштабность техногенного опустоше­ния и вывода земель из сферы сельского хозяйства, связанного с интен­сификацией освоения природных ресурсов и созданием экономической инфраструктуры: железных и шоссейных дорог, аэропортов, трубопрово­дов и т. д.

Для вовлечения опустыненной земли в хозяйственный оборот прово­дят ее восстановление - рекультивацию. Предприятиям, организациям и учреждениям вменяется в обязанность после торфоразработок, горных, строительных и иных работ за свой счет приводить нарушенные земли в состояние, пригодное для использования в сельском, лесном и рыбном хозяйстве.

При добыче полезных ископаемых открытым способом, строительстве животноводческих комплексов, создании орошаемых участков и других работах, связанных с нарушением почвенного покрова, необходимо вы­полнять требования по снятию, хранению и возврату или перемещению гумизированного слоя почвы на рекультивируемые земли, а при эколо­гической целесообразности — и на малопродуктивные угодья.

В России имеется значительная площадь выработанных торфяников, использование которых зависит от способа выработки, мощности слоя и качества оставленного слоя торфа, водного режима, степени задернения.

Ветровая эрозия, борьба с ней

Ветровая эрозия наблюдается при высоких скоростях ветра в сочета­нии с пересыханием почвы и относительно низкой влажностью почвы. Различают следующие виды ветровой эрозии:

• повседневную (или местную), которая не наносит местного ущерба почве;

• пыльные ("черные'') бури, когда на больших пространствах полностью или частично уничтожаются (засыпаются или выдуваются) посевы и по­садки растений, засыпаются каналы, автострады, железные дороги, без­возвратно сносится верхний, наиболее плодородный слой почвы.

Борьба с ветровой эрозией предполагает:

• бесплужную обработку почвы с оставлением стерни и побочной про­дукции культуры;

• посадку на водоразделах ветроломных полос;

• облесение полосами песков и залужение почв легкого механического состава;

• недопущение перевыпаса скота на пастбище;

• создание на полях широких буферных полос из засухоустойчивых вы­сокоскоростных культур сплошного сева.

Рекультивация земель

Рекультивация земель — комплекс работ, требующих определенного периода времени и направленных на восстановление благоприятной эко­логической обстановки и биологической продуктивности на нарушенных землях с возвращением их в разные виды использования.

Неполная (без возврата к исходному состоянию) рекультивация почвы и горных пород обусловлена тем, что:

• объект рекультивации — это не только почвы, которые на нарушен­ных землях зачастую отсутствуют;

• чаще всего природный территориальный комплекс восстанавливают путем создания культурного природно-техногенного ландшафта, а не возвратом к исходной экосистеме;

• рекультивацию земель осуществляют не ради восстановления в каких-то пределах прежних свойств земель, а для дальнейшего использования в различных целях.

Нарушенные земли восстанавливают до такого состояния, которое обеспечивает экономически выгодную и экологически безопасную про­дуктивность земель, с созданием благоприятных условий для жизни рас­тений, животных и людей, поэтому рекультивация нарушенных земель является эколого-экономическим мероприятием.

Как мы отметили, рекультивация земель требует определенного вре­мени — рекультивационного периода, под которым понимается период, в течение которого завершается весь цикл необходимых работ по восста­новлению нарушенных земель и приведение их в состояние, пригодное для какого-либо использования.

При выполнении необходимых работ рекультивационный период де­лится на ряд этапов:

• 1 этап — подготовительный (проектно-изыскательский): обследование объектов, научные исследования, проектирование рекультивационных работ;

• 2 этап — инженерные горнотехнические работы. Это прежде всего земля­ные работы по разравниванию территорий с нарушенными землями;

• 3 этап — мелиоративные работы: осушение, обводнение, химическая мелиорация;

• 4 этап — биологическая рекультивация: использование растений, по­вышающих биологическую продуктивность земель;

• 5 этап - сельскохозяйственный: улучшение земель в процессе их обра­ботки и возделывания сельскохозяйственных культур;

• 6 этап - лесохозяйственный: улучшение и использование нарушенных земель посредством посадки лесов.

В зависимости от свойств нарушенных земель и целей рекультивации 5 и 6-й этапы могут меняться местами. Во время их проведения один из этих этапов могут отсутствовать и оба этих типа.

Рассмотрим каждый из этапов подробнее.

1 этап — подготовительный. Виды и порядок выполнения работ:

• устанавливают размеры и особенности рельефа нарушенных земель, их площади и тип нарушения. Составляются крупномасштабные кар­ты в горизонталях с сечением не более 7—5 м;

• устанавливают непосредственное отрицательное влияние нарушенных земель на прилегающую местность (сельскохозяйственные угодья, лесные угодья, подземные и поверхностные воды, выселение людей и т. д.). При этом устанавливают, прежде всего, степень загрязнения местности пылью пород, жидкими стоками, токсичными водораство­римыми солями;

• устанавливают нарушения гидрологического режима и климата на на­рушенных землях и прилегающих территориях;

• устанавливают степень развития процессов водной и ветровой эрозии на нарушенных и прилегающих землях;

• устанавливают геологическое строение нарушенных земель, состав и свой­ство скрытных пород, пригодность этих нарушенных земель к биоло­гической рекультивации или другим видам использования;

• основываясь на результатах предыдущих работ, устанавливают на­правление и способы рекультиваций, а также возможное целевое ис­пользование последующих рекультивируемых земель. Устанавливают требования к проведению последующих этапов рекультивации. Со­ставляют технико-экологическое обоснование (ТЭО) проектов по ре­культивации земель с использованием нормативных затрат матери­ально-технических и финансовых средств.

Все затраты на проведение рекультивации нарушенных земель отно­сят на себестоимость продукции и горнодобывающих продуктов.

• этап. Инженерные горнотехнические работы (технический этап ре­культивации). Это самый трудоемкий, дорогостоящий и наиболее ответ­ственный этап рекультивации. Ошибки, допущенные здесь, в дальней­шем неисправимы. Главные направления и задачи горнотехнических работ:

• создание необходимой инфраструктуры для проведения горнотехнических работ: создание сети подъездных путей, электроснабжения, соз­дание другой материально-технической базы, необходимой для эф­фективной работы оборудования;

• регулирование гидрологического режима рекультивируемых земель. Строительство валов и плотин гидрологического режима, что обеспе­чивает задержание и отстой жидких загрязненных стоков с отвалов пород. При этом окружающие земли и открытые водоемы предохра­няются от загрязнения. В отдельных случаях для проводки жидких стоков в нужном направлении изменяют русло небольших рек или строят наземные каналы;

• формирование рельефа территории, нарушенной открытыми разра­ботками; подготовка поверхности нарушенных земель к различным видам целевого использования.

• этап. Мелиоративные работы:

• химическая мелиорация пород. После проведения горнотехнических работ определяют фактические, химические, физические свойства по­род на разровненных территориях. До этого не менее чем на 10—12 точ­ках на 1 га из слоя 0—200 см через 10 см буром отбирают индивиду­альные образцы пород, из которых затем составляют один смешанный образец весом не менее 1,5 кг. В отвалах на карьерах, шахтах и руд­никах по добыче каменного угля, горючих сланцев и металлических руд содержаться сульфидсодержащие породы: пирит, марказит, халь­копирит и др. На долю этих пород приходится 20-40% всей массы вскрытых и сопутствующих пород. Вскрытая порода располагается над полезными ископаемыми, сопутствующая — залегает вперемешку с добываемым сырьем.

Из всех сульфидсодержащих пород наиболее распространенным и наи­более токсичным является пирит. Попадая в аэробные условия верхних слоев разровненных пород, пирит окисляется с образованием токсикан­тов для всех видов растительности. В присутствии кислорода и воды хи­мическая реакция идет с образованием сернокислого (закисленного) железа и серной кислоты по формуле:

В присутствующем кислороде, но без воды реакция идет также с об­разованием токсичных соединений сернокислого железа и окиси серы:

FeS₂ + 30₂ = FeS0₄ + S0₂.

Эти химические процессы сопровождаются выделением большого ко­личества тепла, что ведет к перегреванию и самовозгоранию пород. В ре­зультате этого выжигается органическое вещество и иссушается порода. При этом реакция водной вытяжки (рН-воды) изменяется от нейтраль­ной или щелочной до сильнокислой (3—2 и ниже).

При такой сильной кислотности "разглаживаются" и другие породы с образованием подвижных соединений алюминия, марганца и других металлов с накоплением их выше порога вредности. Через 5—6 месяцев в верхнем слое пород накапливаются выше порога вредности серное же­лезо, окись серы, серная кислота, токсично-подвижные соединения металлов. Это ведет к гибели всех видов растительности и формированию промышленных пустот.

После определения в лаборатории рН водной вытяжки по шкале оп­ределяют тип грунтов по кислотности, что необходимо для более точного объема мелиоративных работ. Шкала грунтов по типам кислотности:

• сильно кислый тип. Уровень рН = 4 и ниже, занимает более 70%

территории;

• умеренно кислый тип — рН около 4 (50—75% территории);

• кислый тип (слабо и среднекислый) — рН = 4,0—6,9 (более 50% тер­ритории);

• известковый (щелочной) — рН = 7,0 и выше (до 50% территории);

• смешанный тип.

Окисление сульфидсодержащих пород может идти многие годы. По­этому кроме актуальной кислотности (показания рН) дополнительно из­меряют потенциальную кислотность, т. е. возможность достижения оп­ределенного уровня кислотности по мере окисления различных серосодержащих соединений. Чаще всего это делают путем определения в породах количества общей серы в форме подвижных солей (сульфидов) и сульфосодержащих пород.

На грунтах всех типов кислотности дополнительно определяют со­держание известковых и мелосодержащих пород (по окиси кальция). Это нужно для определения возможности самомелиорации грунтов, а также для установления необходимости искусственного внесения химических мелиорантов (для понижения рН на щелочных породах или повышения рН на кислых породах).

К числу химических мелиорантов для кислых пород (рН = 4 и ниже) относятся: известь, мел, буроугольная зола с содержанием окиси кальция не меньше 10%, бытовые отходы, сточные промышленные воды. Наибо­лее эффективны известь, буроугольная зола. Для химической мелиора­ции щелочных пород используют гипс. Твердые, тонко размолотые мелиоранты разбрасывают на выровнен­ной поверхности отвалов, тромбов, провалов. Их заделывают на глубину 50—60 см плантажным плугом¹;

• физическая мелиорация пород:

• нанесение на поверхность выровненных пород гумусового слоя толщиной не менее 30—40 см. Это возможно сделать, если до на­чала вскрышных работ верхний культивированный слой снимается отдельно, затем складируется и хранится. Но обычно верхний слой сразу вывозят на прилегающие малоплодородные земли;

• пескование — применяется на глинистых породах, которые имеют плохие физические свойства (плохую водо- и воздухопроницаемость, высокую связность). Насыпают слой песка до 20 см и заделывают плантажным плугом;

• глинование — применяется в целях увеличения связности и влаго- емкости песчаных и супесчаных пород. Насыпают глину слоем до 20 см и заделывают плантажным плугом.

4 Этап. Основные виды биологической рекультивации:

• санитарно-гигеническая;

• рекреационная;

• восстановительная.

Основная цель биологической рекультивации — консервирование и обез­вреживание нарушенных земель биологическими средствами для предот­вращения или значительного уменьшения отрицательного влияния земель на экологическое состояние окружающей природной среды и на исполь­зование прилегающих земель в народном хозяйстве. Такая рекультивация наиболее распространена в многоземельных странах, как в высокоразви­тых (США, Канада), так и в слаборазвитых. В настоящее время для Рос­сии это наиболее перспективное направление рекультивации.

Суть санитарно-гигиенической рекультивации состоит в том, что путем проведения минимально необходимых инженерных и технических работ создают благоприятные внешние условия для естественного зарастания нарушенных земель травянисто-древесной, кустарниковой и смешанной растительностью.

Под санитарно-гигиеническую рекультивация отводят:

• места хранения отходов горно-обогатительных и металлургических предприятий: хранилища хвостов, шламов с высоким содержанием тяжелых металлов и других токсикантов, хранилища шлаков и камен­ноугольной смолы;

• шахты, карьеры и отвалы, где горные породы характеризуются высо­ким содержанием тяжелых металлов, радиоактивных веществ и других токсикантов; отвалы из песка, глины, мела, известняков, щебня и кристаллических пород (гранит, гнейсы), а также отвалы других, пород, которые в бу­дущем могут быть использованы в качестве строительных материалов.

Рекреационная рекультивация — это создание на нарушенных землях культурно-оздоровительных комплексов, спортивных сооружений и ле­сопарковых зон отдыха с включением декоративных культур.

Рекреация оправдана в пригородных зонах и в местах с высокой плотностью населения при нецелесообразности использования нарушен­ных земель в сельском хозяйстве в связи с их небольшими площадями.

Главное условие пригодности нарушенных земель для рекреационной рекультивации — отсутствие горных пород, загрязненных токсикантами, опасных для жизни и здоровья людей и животных (прежде всего, отсут­ствие ртути, хрома, мышьяка и радиоактивных веществ).

Для лесопарковых зон рекомендуется использовать различные древесно-парковые породы, в зависимости от качества горных пород:

• для потенциально плодородных вскрышных горных пород:

• древесные культуры (береза бородавчатая, сосна обыкновенная, тополь, клен, вишня, липа, рябина);

• кустарники (смородина золотистая, шиповник, ольха серая, лох узколистый, облепиха обыкновенная, жимолость татарская);

• для пород со значительной остаточной фитотоксичностью без проведения химической мелиорации — древесные культуры (те же, кроме сосны, ли­пы, рябины).

Восстановительная рекультивация. Этот вид рекультивации (биологи­ческая восстановительная рекультивация — БВР) оправдан только на на­рушенных землях, которые в последующем можно использовать для эф­фективного ведения сельскохозяйственного производства. Поэтому под такую рекультивацию отводят нарушенные земли 1 и 2-й категории, т. к. они состоят из потенциально плодородных пород с достаточно бла­гоприятными физико-химическими свойствами.

Нарушенные земли 3 и 4-й категорий могут быть пригодны для БВР только при содержании в горных породах и промышленных отходах ток­сичных тяжелых металлов (ртуть, свинец, хром, кадмий, ванадий, медь и радионуклиды) ниже ПДК. При неблагоприятных для высших растений физико-химических свойствах эти земли могут быть использованы при БВР только после проведения коренной мелиорации, прежде всего хи­мической.

Главная цель БВР — восстановление до экономически целесообразного уровня биологической продуктивности нарушенных земель путем созда­ния преимущественно биологическими средствами в корнеобитаемом слое растений благоприятных условий для возникновения процессов почвооб­разования, появления у техногенных почв способности к самосохране­нию и самоочищению.

5 этап. Сельскохозяйственная рекультивация нарушенных земель. Сель­ское хозяйство основано на использовании биологических объектов — поч­вы, растений и животных, поэтому сельскохозяйственная рекультивация по своему содержанию и осуществлению является биологической рекуль­тивацией на основе неиспользования агробиотехнологий.

Главная особенность этой рекультивации заключается в том, что она осуществляется в процессе сельскохозяйственного использования нару­шенных земель при их обработке и возделывании культурных растений.

Основная цель сельскохозяйственной рекультивации — непрерывное поддержание биоэнергетического потенциала (плодородия) нарушенных земель на экологически оправданном уровне инженерными, мелиоратив­ными и агротехническими средствами.

Инженерные средства. После окончания формирования рельефа ре­культивируемых земель (разравнивание отвалов и т. д.), в последующие 15—20 лет идет медленная усадка и уплотнение пород с образованием отрицательных элементов макро- и микрорельефа (провалы, прогибы). Возможно и проявление вертикальной поверхностной эрозии с образова­нием глубоких промоин под действием талых и ливневых вод, поэтому требуется периодическое проведение инженерных работ по выравнива­нию поверхности рекультивируемых земель с перемещением грунта при засыпке отрицательных элементов земли. Мелиоративные средства:

• химическая мелиорация. В России отвалы вскрышных сопутствующих пород при добыче металлических руд и каменного угля чаще всего ха­рактеризуются высоким содержанием сульфидсодержащих минералов и поэтому имеют высокую потенциальную кислотность. Высокую ки­слотность имеют также почвы выработанных торфяников на моховых болотах. При добыче некоторых строительных материалов (известня­ков, мела, ракушечников, каменных и поваренных солей) вскрышные и сопутствующие породы характеризуются сильной щелочностью. Для достижения на таких землях стабильной и экономически целесооб­разной продуктивности культур необходима периодическая химиче­ская мелиорация в целях сохранения показателя рН на благоприятном для растений уровне (рН нейтральная, слабокислая или слабощелочная). Химические мелиоранты обычно применяют не чаще одного раза за ротацию в севооборотах в соответствии с рекомендациями и проекта­ми агрохимической службы;

• водная мелиорация. Это прежде всего текущий и капитальный ремонт дренажной сети и водоотводных каналов на карьерах и выработанных торфяниках для предотвращения их вторичного заболачивания. На вы­ровненных отвалах горных пород даже с минимальным уклоном до 2— 5° и особенно на более крутых уклонах, необходимо создавать поперек склонов валы, валики плугами с удлиненным отвалом на последнем корпусе, создавать систему буферных полос. Эти рубежи гасят ско­рость передвигающихся по склонам талых и ливневых вод, переводят часть стока воды с поверхностного во внутренний сток почвогрунтов.

Все это уменьшает потери воды на сток, следовательно, уменьшает

потери мелкозема на сток, увеличивает глубину промачивания почвогрунтов, что ведет к увеличению запаса воды в корнеобитаемом слое.

Агротехнические средства — многопольные полевые фитомелиоративные севообороты. На землях, нарушенных промышленностью и при до­быче полезных ископаемых, главная цель введения фитомелиоративных севооборотов с многолетними травами — создать условия для более ин­тенсивного накопления в корнеобитаемом слое горных пород органиче­ского вещества, что создает материальную основу для непрерывного ку­мулятивного (накопительного) гумусообразовательного процесса.

6 этап. Лесохозяйственная рекультивация. Ее осуществляют на нару­шенных землях, которые по каким-либо причинам нецелесообразно ис­пользовать для возделывания сельскохозяйственных культур. К таким землям относятся:

|- малоплодородные и неплодородные земли, требующие больших за­трат, средств и времени на восстановление их биологической продук­тивности;

• земли, удаленные от поселений или находящиеся в сильно пересе­ченный местности и т. д.

Главная цель лесной рекультивации — оздоровление территорий по­врежденных земель с разнообразным рельефом, уничтоженным расти­тельным и почвенным покровом.

Экологически благоприятное воздействие лесонасаждений:

• они приостанавливают или сдерживают развитие эрозионных процессов;

• улучшают гидрологический режим путем понижения уровня стояния грунтовых вод;

• переводят поверхностный сток во внутренний;

• снижают интенсивность загрязнения территорий пылью и газами;

• на техногенных землях, окружающих города и поселки, лесонасажде­ния выполняют роль рекреационных угодий;

• леса промышленного назначения являются дополнительным источни­ком получения древесины.

Таким образом, созданные на рекультивированных техногенных зем­лях лесонасаждения могут иметь несколько целевых назначений:

• противоэрозионное — на склоновых землях и равнинных землях легко­го механического состава, т. е. на землях, которые более податливы смыву, разливу и развеиванию;

• санитарно-гигеническое — для уменьшения загрязнения населенных территорий пылью и газами;

• рекреационное (лесопарковые насаждения) — вблизи населенных пунктов;

• водоохранное — для защиты прибрежных земель от разламывания и смывания в водоемы.

• лесохозяйственное — для получения высокопродуктивных лесонасаж­дений.

Глава 12. Загрязнение отходами Загрязнение отходами. Виды отходов

Отходы производства и потребления — это остатки сырья, материа­лов, полуфабрикатов, иных изделий или продуктов, образовав­шихся в процессе производства и потребления, а также продук­ции, которая утратила свои потребительские свойства. При этом вредные отходы должны подвергаться нейтрализации, а неиспользуемые считают­ся отбросами. Отходы могут быть самыми различными (рис. 8).

Рис. 8. Основные виды отходов (по В.А. Вронскому, 1996)

Количество бытовых отходов в мире в расчете на одного чело­века увеличивается примерно на 1-4%, а по массе - на 0,2- 0,4% в год и в настоящее время составляет (кг/год): в бла­гоустроенных зданиях - 160-190, в неблагоустроенных зданиях - 600-700. Проблема указанных отходов в настоящее время весьма остро стоит во многих странах мира. В частности, в городах США образуется ежегодно более 150 млн т отходов. В нашей стране количество опасных отходов составляет около 10% от всей массы твердых бытовых отходов (ТБО). Наибольшая часть из сотен миллионов тонн промышленных отходов образуется в угольной промышленности, предприятиями черной и цветной металлургии, тепловыми электростанциями, промышленностью строи­тельных материалов.

Транспортировка и захоронение отходов

Надлежащая организация сбора и транспортировки отходов может внести большой вклад в оздоровление окружающей природной среды.

Промышленные отходы обычно удаляются самими предприятиями в спе­циальные места захоронения (иногда отвалы) или на общие свалки, куда поступают твердые бытовые отходы (мусор) из городов и поселков.

ТБО по мусоропроводам зданий собираются в специальные камеры. При отсутствии мусоропровода мусор собирается в специальные контейнеры. Во многих городах организуется сбор мусора от населения непосредственно в мусоровозы. Очевидно, что эти методы несовершенны, не обеспечивают надлежащей санитарии и гигиены, поскольку камеры и контейнеры яв­ляются рассадниками насекомых и грызунов и источниками неприятных запахов.

Однако вывозятся они пока, главным образом, на так называемые неконтролируемые свалки, которые представляют собой специально отведенные в пригородах отгороженные участки. С позиции охраны природы такие свалки не выдерживают никакой критики. Вредные ве­щества, например, из пищевых отходов, вымываются, загрязняя тем самым водоемы и подземные воды. Кроме того, отходы подвергаются процессу гниения, часто загораются, в результате чего происходит за­грязнение воздушной среды.

В связи с вышеизложенным представляется необходимым упомянуть о так называемых диоксинсодержаших отходах, которые образуются при сжигании промышленного и городского мусора, бензина со свинцовыми присадками, при обезвреживании воды хлорированием, при производст­ве пестицидов.

Диоксины, относящиеся к классу хлоруглеводородов, являются самы­ми токсичными из синтезированных человеком веществ, характеризуют­ся мутагенным, канцерогенным, эмбриотоксическим (отравление плода или внутриутробное отравление эмбриона) действием. Они подавляют иммунную систему человека, вызывая тем самым "диоксиновый СПИД". При получении человеком высоких доз (например, при вдыхании аэро­золей, через продукты питания) диоксины вызывают постепенное исто­щение и последующую смерть без наличия при этом явно выраженных патологических симптомов ("синдром изнурения"). Важно отметить, что био­логическое действие диоксинов проявляется уже в исключительно низ­ких дозах.

Для транспортирования опасных отходов необходимо соблюдение сле­дующих условий:

• наличие паспорта опасных отходов;

• наличие специально оборудованных и снабженных специальными знаками транспортных средств;

• соблюдение требований безопасности к транспортированию опасных отходов на транспортных средствах;

• наличие документации с указанием количества транспортируемых опас­ных отходов, цели и места назначения.

В целях снижения загрязнения окружающей природной среды вместо неконтролируемых свалок строят полигоны для твердых отходов, которые эксплуатируются во многих городах России. Для них обычно выбирают ме­сто в глинистом грунте, в котором, как полагают И.Ф. Ливчак и Ю.В. Во­ронов (1988), можно складировать отходы в течение 20-25 лет и более. Основание выбранной площадки делают в виде большого корыта глуби­ной 1,5 м и более для скапливания в нем фильтрата. Если глинистого грунта нет и основание для полигона приходится делать в водопрони­цаемых грунтах, дно корыта выстилают слоем привозной глины толщи­ной 0,5 м.

В течение суток вывозят отходы на одну площадку полигона и уплот­няют бульдозерами послойно до 2-метровой высоты. На следующий день отходы вывозят на другую площадку, а предыдущую укрывают изоли­рующим слоем грунта, что препятствует загрязнению воздушной сферы, а также распространению насекомых и грызунов.

В целях снижения площади полигон загружают послойно до высоты 60 м и более. После заполнения полигона поверхность последнего по­крывают растительным грунтом.

Для размещения полигонов ТБО часто используют овраги и другие неудобные для сельского хозяйства земли. После полной загрузки поли­гона и покрытия растительным грунтом поверхность его можно исполь­зовать для устройства парков, садов, игровых площадок и других целей.

Компостирование твердых отходов

Компосты — это органические удобрения, получаемые в результате разложения микроорганизмами растительных и животных остатков. При

компостировании в органической массе повышается содержание пита­тельных веществ (фосфора, азота) в усвояемой растениями форме, обез­вреживается патогенная микрофлора, уменьшается количество целлюло­зы и пектиновых веществ; удобрения становятся сыпучими, что облегча­ет их внесение в почву. Компосты часто используют вместо дефицитны" органических удобрений (торфа, навоза).

При компостировании в специальных (компостных) установках созда­ется температура до 70° С, при которой погибают микробы и семена сорных растений. Компостирование считается вполне рациональным спосо­бом ликвидации определенных отходов, почти не оказывающий вредного воздействия на окружающую среду. Однако при переработке отходов, содержащих металлы, последние могут накапливаться в компосте в больших количествах.

В настоящее время наиболее совершенным считается непрерывный процесс компостирования с аэробным окислением органических отходов. Компостируемый материал поступает в измельчитель, после чего ком­пост может быть использован в сельском хозяйстве.

Признается целесообразным осуществлять совместное обезврежива­ние и переработку ТБО (твердых бытовых отходов) и осадка сточных вод. Такая технология способствует насыщению компоста разнообразной по­лезной для почвы микрофлорой и микроэлементами и позволяет под­держивать биотермический процесс в оптимальном режиме. При этом гибнет большинство болезнетворных микроорганизмов, яйца гельминтов, личинки мух.

Сжигание твердых отходов

Процесс сжигания происходит на мусоросжигательных станциях, ко­торые имеют паровые или водогрейные котлы со специальными топками. Температура в топке должна быть не менее 1000°С, чтобы сгорели все дурнопахнущие примеси, но перед выбросом в атмосферу газы следует очистить.

В настоящее время в России работает относительно немного мусоросжигающих заводов, но поскольку на них не предусмотрена вторая ста­дия газовой очистки, в золе отмечается повышенная концентрация диок­синов (до 1 мкг/кг). Кроме этого, в расчете на 1 м³ сжигаемых отходов в атмосферу поступает 3 кг вредных веществ (пыль, сажа, газы) и образуется 23 кг золы.

Выбор сжигания или компостирования для обезвреживания твердых отходов зависит от местных условий. В интересах сельского хозяйства компостировать отходы целесообразнее в нечерноземной зоне.

На сегодняшний день мусоросжигание нужно рассматривать как прой­денный этап использования ТБО. Лучше сжигать то, что остается после сортировки и утилизации, тогда меньше будет образовываться вредных продуктов, содержащих такие вещества, как диоксин, фосген, синильная кислота и др., а также золы и шлаки неизвестного состава и с непредска­зуемыми свойствами.

Получение биогаза

Органические отходы (навоз, сорняки, остатки ботвы, опилки и мно­гое другое), могут стать источником дешевой возобновляемой энергии, а для этого необходимо получить так называемый биогаз.

Биогаз производят "метановым сбраживанием" в анаэробных условиях. Этот процесс осуществляется в результате жизнедеятельности 2 групп

микроорганизмов, которые действуют в 2 этапа. Сначала работают ки­слотообразующие бактерии, которые расщепляют сложные органические вещества (белки, жиры, углеводы) до более простых. Вследствие их деятель­ности образуются первичные продукты брожения — жирные кислоты, спирты, оксид углевода, водород и другие вещества. Они служат источником питания для других микроорганизмов - метанообразующих бактерий, вступающих в работу на второй стадии. Бактерии из этой группы пре­вращают продукты, которые образовались в ходе первого этапа, в метан, диоксид углерода и небольшое количество других соединений.

Для создания надлежащих условий жизнедеятельности бактерий стоят специальные бродильные камеры - биореакторы, в которых поддерживают определенный температурный режим, давление, кислотность среды, а также следят за тем, чтобы в реактор не поступал кислород из атмосферы.

Токсичные промышленные отходы

Токсичные отходы еще называют опасными. В зависимости от степени своего вредного воздействия на окружающую природную среду и здоро­вье человека они подразделяются на 4 класса опасности по критериям, установленным федеральными органами исполнительной власти.

Главное направление в устранении или снижении вредного воздейст­вия на окружающую среду токсичных отходов промышленности - их повторное использование в производственных циклах, т. е. организация малоотходных производств. Но для нейтрализации таких отходов часто уст­раивают специальные сооружения, которые могут находиться как в пре­делах территории самого предприятия, так и вне его, и тогда токсичные отходы могут складироваться, перерабатываться и нейтрализоваться цен­трализованно на полигонах и станциях переработки и нейтрализации.

Полигоны устраивают либо для обезвреживания одного вида отходов только захоронением или химическим способом, а также комплексно. Или же территорию полигона разделяют на зоны:

• приема и захоронения твердых несгораемых отходов;

• приема и захоронения жидких химических отходов и осадков сточных вод, не подлежащих утилизации;

• захоронения особо вредных отходов;

• огневого уничтожения горючих отходов.

Захоронение промышленных отходов осуществляют в котлованах глу­биной до 10—12 м в специальных тарах (стальные бочки и др.). Выбор земельного участка для захоронения токсичных промышленных отходов должен проводиться с соблюдением норм санитарных правил и порядка накопления, транспортировки, обезвреживания, захоронения токсичных промышленных отходов СНиП 2.01.28-85 "Полигоны по обеззаражива­нию и захоронению токсичных промышленных отходов". Земельные участки под полигон должны:

• размещаться с подветренной стороны по отношению к населенным пунктам и зонам отдыха;

• находиться ниже мест водозаборов питьевой воды, рыбоводных хо­зяйств, мест нереста, массового нагула и зимовальных ям рыбы;

• состоять из слабофильтрующих грунтов (сланцев, суглинков, глины и т. п.);

• залегание грунтовых вод при их наибольшем подъеме должно быть не менее 2 м от нижнего уровня захоронения отходов.

Вокруг полигона устраивают санитарно-защитную зону (СЗЗ), которая отделяет его от населенных пунктов и открытых водоемов, объектов, ис­пользуемых в культурно-оздоровительных целях. Санитарно-защитная зона устанавливается с учетом конкретных местных условий, но не бли­же 3000 м от места захоронения.

Участки с захоронением токсичных промышленных отходов должны размещаться не ближе чем в 200 м от сельскохозяйственных угодий, ав­томобильных и железных дорог, а также не ближе чем в 50 м от границ леса и лесопосадок, не предназначенных для использования в рекреаци­онных целях.

При оценке способов захоронения промышленных отходов следует учитывать важное в экономическом отношении обстоятельство. Если современный технический уровень не позволяет немедленно утилизиро­вать те или иные отходы, то в будущем, по мере развития науки и техни­ки, указанные отходы могут быть переработаны в полезные компоненты. Поэтому помимо длительного захоронения существует еще и временное хранение в естественных и искусственных хранилищах. Для этого можно использовать выработанное пространство шахт, рудников, карьеров, под­земные полости нефтяных и газовых месторождений, карстовые полости.

Для сбора сведений о местах складирования, хранения и захоронения отходов производства и потребления проводится их инвентаризация.

Организация безотходного (малоотходного) производства

Применение традиционных технологий переработки сырья крайне не­эффективно не только с точки зрения экологии, но и экономически. По­этому необходима реализация нового подхода к развитию промышлен­ных производств.

Идея многократного, циклического, экономного исполнения материальных ресурсов реализовала себя уже во многих странах - США, ФРГ и Японии, Степень повторного использования таких I экологически опасных металлов, как цинк, медь, никель, свинец, алюминий уже достигла 65-40%. Повторное использование материальных ресурсов исключительно важно с точки зрения сохранения или продления времени использования запасов важнейших руд (исчерпываемых ресурсов). Для их количествен­ной оценки используют индексы исчерпывания ресурсов, которые характе­ризуют расходование имеющихся мировых запасов руд с учетом ежегод­ного прироста темпов их использования.

Концепция "безотходного производства" включает в себя следующие по­ложения:

• ресурсы необходимо использовать в таком цикле, который включал бы не только сферу промышленного производства, но и сферу потребления. Замкнутым такой цикл может быть только на уровне промышленного района или территориально-производственного комплекса;

• обязательное использование в производстве всех компонентов сырья и сведение до минимума нерациональных энергозатрат;

• сохранение сложившегося экологического равновесия (нормального функционирования окружающей среды), при котором оно не оказы­вает отрицательного воздействия на среду обитания человека, его здо­ровье.

Таким образом, понятие "безотходное производство" подразумевает со­вокупность организационных и управленческих мероприятий, проектных и научно-исследовательских работ.

В качестве промежуточного этапа при создании безотходного произ­водства выступает малоотходное производство, предполагающее, что его отрицательное воздействие на природную среду не превышает уровень, до­пускаемый санитарно-гигиеническими нормами. При этом, если образуются неутилизируемые отходы, они направляются на длительное, экологиче­ски безопасное хранение или захоронение.

Отходы можно сортировать либо непосредственно на месте их полу­чения, либо после сбора на специальных установках. Для этого в опреде­ленном месте устанавливаются мусорные контейнеры различного цвета, каждый из которых предназначен для определенного вида отходов — пла­стмассы, стекла, бумаги, металлов, растительного мусора и т. д. Эти кон­тейнеры опорожняются (не смешиваясь) в мусоровозы и отправляются на переработку.

Однако по мнению многих ученых, проблема отходов должна решать­ся на месте их образования, путем внедрения ресурсовозобновляющих технологий (РВТ), обеспечивающих минимизацию промышленных вы­бросов и выхода вторичных отходов.

И. Максимовым и А. Семеновым (1995) было предложено создать экозащитные системы нового поколения — многопрофильные комбинаты "экополигон", способные перерабатывать все виды антропогенных отходов данного города и региона. При этом более 80% отходов превращаются во вторичные ресурсы и биосферные вещества, восстанавливается качество окружающей среды путем санирования старых свалок и других мер.

Этот вариант решения проблемы отходов, в основе которого лежит теория трофо-энергетического функционирования экосистем и кругово­рот веществ, позволяет:

• использовать экологически безопасные технологические процессы;

• исключить прямое сжигание органических веществ;

• обеспечить совместимость конечных продуктов с биосферой и вклю­чение их в круговорот веществ в природе;

возместить издержки производства за счет использования вторичных ресурсов, отдельных видов промышленной продукции, льгот за ис­пользование отходов и предотвращения ущерба окружающей природ­ной среде.

Контроль обращения отходов

Законодательство нашей страны предусматривает 3 вида контроля при

обращении с отходами:

• государственный. Его осуществляют специально уполномоченные феде­ральные органы исполнительной власти в области обращения с отходами в соответствии со своей компетенцией и органы исполнительной власти субъектов федерации. Целью контроля является обеспечение:

• выполнения экологических и иных требований в области обраще­ния с отходами, в том числе требований к трансграничному пере­мещению отходов, пожарной безопасности; условий обращения с опасными отходами на основании соответствующих лицензий;

• требований по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуа­ций, возникающих при обращении с отходами; требований и правил транспортирования опасных отходов; выполнения мероприятий по уменьшению количества отходов и вовлечению их в хозяйственный оборот в качестве дополнительных источников сырья;

• достоверности информации в области обращения с отходами и от­четности об отходах;

• выполнения соответствующего законодательства и принятия мер по устранению его нарушений; виновные лица привлекаются к от­ветственности;

• производственный. Возлагается на юридических лиц, которые осущест­вляют деятельность в области обращения с отходами. Порядок прове­дения такого контроля согласовывается со специально уполномочен­ными федеральными органами исполнительной власти;

• общественный. Этот контроль проводится общественными объедине­ниями или гражданами в области обращения с отходами. Порядок та­кого контроля установлен законодательством РФ.

Глава 13. Охрана природы Проблемы мониторинга

Мониторинг (от лат. monitor) - напоминающий, проверяющий, над­зирающий. Экологический мониторинг — это система инструмен­тальных наблюдений и контроля за экологическим состоянием окру­жающей среды в пространстве и во времени, в соответствии с заранее при­нятой программой.

В процессе проведения всевозможных исследований возникают неко­торые проблемы и недостатки:

• атмосферный воздух. Его не учитывают как природный ресурс, поэто­му контроль за его компонентами, за исключением диоксида углеро­да, не ведется. А тем временем, отмечается снижение содержания ки­слорода в воздухе, что нарушает нормальное клеточное дыхание жи­вых организмов;

• водные ресурсы. Мониторинг водных ресурсов проводится в рамках государственного Водного кадастра. Но несмотря на то, что учет водных ресурсов и наблюдение за режимом вод ведутся по единой системе, происходят значительные расхождения в величинах одних и тех же показателей, представленных различными ведомствами;

• земельные ресурсы. Мониторинг земельных ресурсов осуществляется государственными землеустроительными органами. В результате пере­распределения земель наблюдается выбытие из оборота сельскохозяй­ственных угодий и ухудшение их качества;

• биологические ресурсы. В этом случае проводится учет только охот­ничьих и промысловых животных. Проблемой мониторинга является то, что в настоящее время нет возможности охватить контролем все рыбохозяйственные водоемы страны. Работы по изучению и карто­графированию запасов растений ведут научно-исследовательские ин­ституты и кафедры соответствующих вузов. Однако не определены запасы трав в пределах ареалов, недостаточны сведения о существую­щих районах их размещения, а все это не позволяет говорить о суще­ствовании на данной территории мониторинга.

В государственной системе управления природоохранной деятельно­стью важная роль отводится формированию Государственного мониторинга окружающей среды (Государственного экологического мониторинга), ко­торый заменил в 2003 г. формировавшуюся до этого Единую государст­венную систему экологического мониторинга.

Среди всех блоков экологического мониторинга мониторинг биоты является наиболее сложным и наименее разработанным не только в Рос­сии, но и во всем мире. Многочисленные публикации по мониторингу отдельных видов биоты или проблемам биоиндикации не позволяют применять большинство из них в экологическом мониторинге, поскольку нет единой методологии использования объектов живой природы в сис­теме экологического мониторинга с целью не только оценки, но и регу­лирования качества окружающей среды.

Системы автоматического мониторинга. В наше время процесс миниа­тюризации электронных схем дошел до молекулярного уровня, делая реальным полностью автоматизированные системы слежения за качест­вом окружающей среды, но их развитие сдерживается прежде всего фи­нансовыми трудностями.

Математическое моделирование в экологии

Первыми экосистемами, которые изучались с помощью количественных методов, были системы "хищник-жертва". Американец А. Лотка в 1925 г. и итальянец В. Вольтерра в 1926 г. создали математические модели роста отдельной популяции и динамики популяций, связанных отношениями конку­ренции и хищничества. Исследование системы "хищник-жертва" показало, что для популяции хищников типично совершенствование способов лов­ли жертвы.

В дальнейшем, метод математического моделирования стал приме­няться в экологии все шире, что обусловлено его большими потенциальны­ми возможностями. Моделирование дает предварительное объяснение и пред­сказание поведения экосистем в условиях, когда теоретический уровень исследований природной среды недостаточно высок. В этом аспекте мо­делирование всегда будет дополнять теоретические построения, т. к. разрыв между практическим воздействием на природу и теоретическим осмыс­лением последствий такого воздействия сохраняется, и все качественно новые варианты перестройки биосферы обязательно должны моделиро­ваться.

Модель как средство преобразования природной среды характеризуется не только соответствием с объектом, который должен быть преобразован. Она сообразуется с планирующей деятельностью человека, а следовательно, с теми орудиями труда, которыми общество обладает. В модели образуется единство свойств, которые подобны свойствам прототипа, и свойств, выражающих целевую установку человека.

Сознательный выбор путей преобразования природы требует приме­нения различных видов

моделирования и типов моделей. Все виды моде­лирования, направленные на познание природы, находят применение при преобразовании биосферы. Применение различных типов моделей и ви­дов моделирования способствует, с одной стороны, повышению теоретического статуса науки и синтезу знаний, а с другой — обеспечивает коор­динацию преобразовательной и познавательной сторон человеческой дея­тельности.

Идеальные модели желаемого будущего всегда формируются в голове человека. Чем крупнее планы преобразования, тем многограннее эти мо­дели. Зависимость человека от объективных законов развития природы рождает необходимость построения вещественных моделей поведения и желаемого будущего.

В методологической литературе принято делить все модели на 2 большие группы:

- модели-интерпретации, преобладающие в математике;

- и модели-описания, свойственные естественным наукам.

В модели как средстве преобразования природной среды оба типа вы­ступают в единстве. Идеальная модель желаемого будущего формируется на основе изучения действительности и более абстрактна, чем прототип. Вещественная модель желаемого будущего, построенная на основе иде­альной, может быть отнесена к моделям-интерпретациям, поскольку она конкретнее прототипа.

Масштабная модель необходима, когда хотят определить последствия человеческой деятельности в большем интервале времени, чем продол­жительность жизни одного поколения. Масштабное моделирование по­зволяет избежать чрезмерного риска при укрупнении масштабов челове­ческой деятельности.

Если модель как средство познания используется для получения про­гноза функционирования какого-либо процесса, то модель как средство преобразования необходима прежде всего для управления процессом. Прогноз, который в данном случае используется, носит характер норма­тивного. Соответственно, моделирование такого рода может быть названо нормативным. Информация в кибернетических системах, живых орга­низмах, популяциях и человеческом обществе не только воспринимается, но и преобразуется с формированием на ее основе нормативной модели, которая затем воплощается в действительность. Применение в качестве нормативной математической и других типов моделей существенно рас­ширяет преобразовательные возможности человека.

Говоря об общем значении компьютерного моделирования для решения экологической проблемы, следует отметить ускорение поиска наиболее приемлемого решения. Человечество получает возможность как бы "ус­корить" свою адаптацию к природе. Руководствуясь в своей деятельности единственным, по существу, методом "проб и ошибок" (если понимать его в самом широком смысле), человечество должно опробовать многие модели, прежде чем совершить одну реальную пробу, т. к. с ростом тех­нических возможностей растет ущерб от ошибки.

Компьютерное моделирование, естественно, не отменяет прежних способов моделирования, которые широко применяются, и на которых строилось и строится планирование человеческой деятельности. Оно дополняет другие виды моделирования по тем параметрам, по которым компьютер превосходит человека: возможность быстро и логически безу­пречно просчитать огромное количество вариантов развития системы.

В последние десятилетия предприняты попытки рассмотрения с по­мощью компьютерного моделирования состояний и тенденций глобаль­ного развития системы взаимоотношений общества с природной средой.

Глобальное моделирование

Первые попытки создания глобальных моделей были осуществлены Дж. Форрестером и группой Д. Медоуза на основе разработанного Дж. Форрестером метода системной динамики, позволяющего исследовать поведе­ние сложной структуры взаимосвязанных переменных.

Модели мира состояли из 5 секторов {уровней): народонаселение; промышленное производство; сельскохозяйственное производство; при­родные ресурсы; состояние природной среды, — соединенных друг с дру­гом прямыми и обратными связями.

Компьютерное моделирование, проведенное в Массачусетском техноло­гическом институте (США) позволило изучить как минимум 3 сценария раз­вития человечества:

• при отсутствии социально-политических изменений в мире и сохранении его технико-экономических тенденций быстрое истощение природных ресурсов вызовет примерно к 2030 г. замедление роста промышленно­сти и сельского хозяйства и, как следствие, — резкое падение числен­ности населения — демографическую катастрофу,

• при предположении, что достижения науки и техники обеспечат воз­можность получения неограниченного количества ресурсов, катастрофа наступит от чрезмерного загрязнения окружающей среды;

• при допущении, что общество сможет решить задачу охраны природы (третий сценарий), рост населения и выпуска продукции будет про­должаться до тех пор, пока не исчерпаются резервы пахотной земли, а затем, как во всех предыдущих вариантах, наступает коллапс. Катаст­рофа неминуема, потому что все опасные для человечества тенденции растут по экспоненте.

Основываясь на своих результатах, создатели моделей дали в последней главе своей книги "Пределы роста" ряд рекомендаций по предотвращению грозящих опасностей, в частности - в кратчайшее время стабилизиро­вать численность населения планеты и одновременно производство на современном уровне. Такое глобальное равновесие, как считают Д. Медоуз и его коллеги, не будет означать застоя, ибо человеческая деятель­ность, не ведущая к деградации природной среды (в частности, наука, искусство, просвещение, спорт), может развиваться неограниченно.

Несмотря на серьезную критику моделей мира, попытки глобального моделирования продолжались. М. Месаровичем и Э. Пестелем на основе метода "иерархических систем" была построена регионализированная мо­дель. в которой мир разделен на 10 регионов с учетом экономических, социально-политических и идеологических различий.

Каждый из этих регионов, в свою очередь, разделен на взаимодейст­вующие иерархические сферы:

• экологическую, включающую антропогенно преобразуемую неживую природу и весь живой мир, кроме человека;

• технологическую — совокупность созданной техники и ее воздействие на природную среду;

• демоэкономическую, оказывающую влияние на развитие техники;

• социально-политическую, в которую входят "формальные организа­ции" — правительства, официальные учреждения и т. п., а также "не­формальные организации" - религиозные и политические движения, оказывающие влияние на деятельность формальных организаций;

• индивидуальную, которая охватывает условия физического и психиче­ского развития человека.

Такая модель оказалась весьма реалистичной и способной дать более детализированную и приемлемую для различных районов мира систему рекомендаций. Результаты моделирования М. Месаровича и Э. Пестеля показали, что можно ожидать не одну глобальную, а несколько регио­нальных катастроф. По их мнению, стабилизация населения в Юго-Восточной Азии через 50 лет не даст возможности преодолеть продоволь­ственный кризис, а стабилизация через 25-30 лет окажет положительное влияние в том случае, если экономике данного региона будет оказана соответствующая помощь.

Методология глобального моделирования представляет собой экстрапо­ляцию методов системного анализа различных областей действительно­сти на исследование мировой системы в целом. Если Дж. Форрестер и М. Медоуз использовали метод системной динамики, разработанный для анализа и проектирования индустриальных систем, а М. Месарович и Э. Пестель - сформировавшийся прежде всего в биологии метод иерархиче­ских систем, то исследовательская группа ООН применила разработан­ный В. Леонтьевым для анализа экономических систем метод "затраты — выпуск", основанный на построении матрицы, которая отражает экономиче­скую структуру межотраслевых потоков. Работа группы В. Леонтьева стала шагом вперед на пути к повышению конструктивности глобального модели­рования, поскольку в основном ориентировалась на рассмотрение вариантов улучшения существующего эколого-экономического положения на нашей планете.

Стратегия сельского хозяйства

Объем мирового производства сельскохозяйственной продукции в кон­це XX века рос быстрее, чем население. Но это сопровождалось такими ощутимыми негативными явлениями как вырубка лесов для расширения посевных площадей, засоления и эрозия почв, загрязнение среды удоб­рениями и т. п.

Важнейшую роль в развитии сельского хозяйства играет повышение урожайности, которое позволяет обеспечить растущее население продо­вольствием без увеличения посевных площадей. Повышение урожайно­сти сельскохозяйственных культур может быть достигнуто различными путями, в том числе:

• за счет расширения орошения. Большое значение здесь должно прида­ваться, особенно при недостатке водных ресурсов, капельному оро­шению, при котором вода рационально используется путем непосред­ственной ее подачи к корневой системе растений;

• выведением и возделыванием новых сортов сельскохозяйственных куль­тур, более продуктивных и устойчивых к болезням. Именно это дает основной прирост объема сельскохозяйственной продукции. Такой успех селекционеров был назван "зеленой революцией";

• грамотным чередованием сельхозкультур, т. е. совершенствованием севооборотов;

• снижением потерь от вредителей и сорняков путем интегрированной сис­темы защиты сельскохозяйственных культур, где особое значение в борь­бе с вредными организмами придается агротехническим, селекционным, семеноводческим приемам, севооборотам, биологическим методам. Хи­мический метод применяется в крайних случаях, когда вредные орга­низмы превышают порог вредоносности и создается угроза потерь урожая, а другие приемы не могут предотвратить эти потери; Большие надежды в обеспечении жителей Земли продуктами питания

возлагаются на генную инженерию. А уже в конце XX века к проблеме обеспечения человечества продовольствием стали привлекать космиче­ские технологии — выведение на подходящие орбиты управляемых реф­лекторов. С помощью этих устройств можно повысить плотность сол­нечного света за счет добавления к естественному излучению Солнца отраженного от орбитальных рефлекторов. Таким образом осуществляет­ся не только обогрев, но и "подстегивается" фотосинтез при наложении друг на друга световых потоков.

Изменение экспортной политики

К альтернативным вариантам решения экологических проблем нужно отнести и изменение экспортной политики. В настоящее время неблаго­приятное состояние окружающей среды существенно усугубляется природоемкой, природоразрушающей экспортной политикой. Подавляющая часть экспортного потенциала нашей страны приходится на природные ресурсы, причем в основном — на невозобновимые. Только на долю топ­ливно-энергетических ресурсов в общем объеме экспорта приходится более 40%. А с учетом значительного вывоза из страны руды, концентратов, ме­таллов, лесоматериалов и продуктов их переработки, удобрений, химических продуктов и другой природоемкой продукции данная цифра существенно возрастет и составит более 80% всего экспорта (см. табл. 18).

Чрезвычайно значительны объемы вывозимых природных ресурсов по отношению к объемам их производства. В то же время на долю высоко­технологичной продукции обрабатывающих отраслей (машины и обору­дование) приходится менее 10%. Подобная природоемкая структура экс­порта еще более обостряет экологическую обстановку во многих регио­нах России.

. Таблица 18

Товарная структура экспорта в зарубежные страны (1995 г., без стран СНГ, %)

В настоящее время возможно значительное уменьшение нагрузки на природную среду за счет изменения экспортной политики, снижения природоемкости экспорта. Прежде всего, это касается экспортно-импортной политики в области сельскохозяйственной продукции. В настоящее время значительная часть экспортной выручки идет на приобретение продо­вольствия и сельскохозяйственного сырья. Удельный вес таких закупок составляет 25—30% ежегодно. Тем самым происходит своеобразный обмен в основном невозобновимых ресурсов на легко воспроизводимые сырье­вые ресурсы.

В то же время, значительная часть сельскохозяйственной продукции и сырья, производимых в стране, теряется — до 30%. С позиций снижения экологической нагрузки и экономической выгоды гораздо эффективнее ликвидировать потери продовольствия, чем расширять добычу топливно-энергетических ресурсов, руд для вынужденного экспорта в целях стабили­зации внутреннего рынка продовольствия. Такая добыча требует все воз­растающих затрат и приводит к тяжелым экологическим деформациям.

В этих целях необходимо существенно менять структуру капитальных вложений как в отдельные секторы экономики, так и внутри них. В ча­стности, на основе прямого регулирования и рыночных механизмов тре­буется стимулировать развитие инфраструктуры и перерабатывающей промышленности в агропромышленном комплексе, что позволит резко уменьшить потери продовольствия. Одним из источников новых инве­стиций в аграрный сектор может стать сокращение затрат в

топливно-энергетическом комплексе, направляемых на освоение новых труднодос­тупных месторождений нефти и газа.

Такое ресурсосберегающее изменение структуры народного хозяйства позволит уменьшить объемы экспорта природных ресурсов, их добычи и улучшит экологическую обстановку.

Конверсия

Окончание "холодной войны" сделало возможным проведение в Рос­сии широкомасштабной конверсии, сокращение производства в оборон­ном комплексе. Конверсия может внести значительный вклад в стабили­зацию экологической ситуации в стране.

Существенную роль в совершенствовании природопользования может сыграть перепрофилирование предприятий оборонного комплекса на экологи­ческие нужды:

• они могут выпускать экологическую, природоохранную технику и обору­дование, создавать новые и увеличивать производство ресурсосберегаю­щих технологий;

• в оборонных отраслях сосредоточен мощный научно-технический по­тенциал, высококвалифицированные кадры и передовые технологии.

В связи с отсутствием в стране отрасли экологического машинострое­ния, слабым развитием производств, выпускающих комплексные техноло­гии по улучшению использования природных ресурсов и охране окружаю­щей среды, малоотходные технологии, экологически ориентированная конверсия позволит получить значительный природоохранный эффект.

Для смягчения остроты экологической ситуации во многих районах России целесообразно временно ограничить или остановить наиболее природоемкие предприятия оборонного комплекса, неконкурентноспо­собные на мировом рынке вооружений и связанные с производством потребительских товаров или средств производства для них.

Оборонный комплекс России потребляет десятки миллионов тонн нефти, угля, различных руд, десятки миллиардов кубических метров газа, огромное количество воды; его объекты занимают десятки тысяч гекта­ров ценных земель, загрязняют в огромных количествах разными вред­ными веществами окружающую среду и т. д. Реальный же ущерб для природы гораздо выше, если учитывать косвенные показатели прямого потребления и использования природных ресурсов.

Например, производство танков, ракет, артиллерии и пр. тре­бует большого количества металла. И здесь большую роль иг­рает железная руда. Однако значительная часть железной руды высокого качества добывается на Курской магнитной аномалии, где расположены лучшие земли России - черноземные. Так как добыча в основном ведется открытым способом, то происходит в огромных масштабах отчуждение и потеря ценнейших сельско­хозяйственных угодий. Тем самым наряду с прямым занятием земель объектами оборонного назначения происходит и значитель­ное отчуждение земель, использование которых связано с про­изводством военной продукции.

В этих условиях сокращение производства многих видов ненужной военной продукции, снижение использования природных ресурсов для ее производства, позволят значительно оздоровить экологическую ситуа­цию, снизить давление техногенного пресса на природу.

Борьба с загрязнением окружающей среды

Загрязнение окружающей среды в настоящее время стала острейшей проблемой. В крупных промышленных центрах отмечается загрязнение воздуха, воды. Огромные площади имеют твердые покрытия, на которых скапливается пыль, копоть, нефтепродукты. Все это с дождевой водой поступает в сточные сооружения.

Очистка территорий от загрязнений должна охватывать крупные го­рода и сельские населенные пункты, включая производственные, комму­нальные и бытовые объекты.

Создать полностью безотходные технологии вряд ли когда-нибудь удастся. Поэтому рассматриваются проекты, которые позволяют все, что загрязняет биосферу, особенно атмосферу, убрать в космос, и в первую очередь — опасные радиоактивные отходы.

В космосе установлено наличие своеобразных "урн", где шлаки от ра­боты земных АЭС могут надежно храниться. Такие точки (точки Лагранжа или Либрации) имеются в системах "Земля-Луна" и "Солнце- Юпитер" и любое тело, находящееся в этом районе, находится в состоя­нии устойчивого равновесия, а внешние воздействия не выводят тело из точки Лагранжа.

Еще одна глобальная проблема, стоящая перед человечеством — предот­вращение войн. Среди известных путей ее решения — демилитаризация, разоружение, запрещение атомного, биологического и химического ору­жия и т. д. Важная роль здесь также отводится космосу, поскольку кос­мические навигационные, геодезические и метеорологические системы используются при запуске баллистических ракет; с другой стороны, только из космоса, с помощью космических систем обнаружения и поражения баллистических ракет можно отразить удар ракетно-ядерного оружия.

Роль зеленых насаждений

Зеленые насаждения городов обеспечивают комплексное решение во­просов озеленения и обновления территории, охраны природы и рекреа­ции, направленной на улучшение условий труда, быта и отдыха населе­ния. Комплексная зеленая зона города состоит из ядра (территория город­ской застройки) и внешней зоны:

• на территории городской застройки выделяют:

• микрорайоны, кварталы;

• зеленые насаждения как общего, так и специального назначения;

• улицы, дороги, площади;

• промышленные территории;

• внешняя зона состоит из:

• внегородской застройки и промышленной территории;

• мест отдыха, спортивных комплексов, дачных поселков и т. п.;

• дорог (автомобильных и железных);

• зеленых массивов, садов;

• неозелененных территорий;

• водоемов.

По функциональному назначению зеленые насаждения принято делить на 3 группы:

• 1 группа — насаждения общего пользования — общегородские парки культуры и отдыха, районные парки, городские сады, сады жилых районов и микрорайонов, бульвары и лесопарки;

• 2 группа - насаждения ограниченного пользования - зеленые насажде­ния жилых территорий микрорайонов и жилых районов, на террито­риях школ, детских садов, учреждений здравоохранения, культурно- просветительных комплексов, административных учреждений, вузов, техникумов, ПТУ, промышленных предприятий и складов;

• 3 группа - насаждения специального назначения, к которым относятся насаждения на городских улицах и магистралях, ботанические и зоо­логические сады, насаждения на территориях питомников, террито­рии санитарно-защитных и водоохранных зон, цветочных хозяйств, кладбищ и т. д.

Главными функциями зеленых насаждений в настоящее время считают­ся: рекреационная, санитарно-гигиеническая, структурно-планировочная и декоративно-художественная.

Зеленые растения обогащают окружающую среду кислородом и по­глощают образующийся диоксид углерода (фотосинтез). Таким образом, зеленые насаждения улучшают микроклимат городской территории, пре­дохраняют от чрезмерного перегревания почву, стены зданий, тротуары, создают комфортные условия для отдыха на открытом воздухе. Часть солнечной радиации улавливается растениями, а другая часть отражается.

Тень от деревьев и кустарников защищает человека от избытка пря­мого и отраженного солнечного тепла, что делает присутствие человека среди растений более комфортным.

Огромная роль принадлежит растениям в очистке воздуха городов. За­держивая потоки воздуха, растения поглощают содержащиеся в нем загряз­няющие вещества — мелкодисперсные аэрозоли и твердые частицы, а также газообразные соединения, поглощаемые растениями или включающимися в метаболизм растительными тканями.

Хвойные насаждения задерживают за год 40 т/га пыли, а лиственные за сезон — до 100 т/га пыли. Многие растения выделяют фитонциды — летучие вещества, способные убивать болезнетворные бактерии или тор­мозить их развитие и оздоравливать окружающую среду. Фитонциды убивают туберкулезную палочку, белый и золотистый стафилококк, хо­лерный вибрион, гемолитический стрептококк и др. Активными источ­никами фитонцидов являются белая акация, туя западная, сосна обыкно­венная, различные виды дубов.

Зеленые насаждения снижают уровень городского шума, ослабляя зву­ковые колебания в момент прохождения их сквозь ветви, листву и хвою. Летом зеленые насаждения снижают шум на 7—8 дБ, зимой — на 3—4 дБ.

Наиболее целесообразно размещать шумозащитные насаждения па­раллельно; при этом звуки на краях насаждений многократно отражают­ся и диффузно рассеиваются, что снижает силу шума. Газоны и верти­кальное озеленение также обладает способностью поглощать шум. Тра­вяной покров способен снизить шум на 6 дБ.

Рациональное использование минеральных ресурсов

Несовершенство технологии добычи и переработки минеральных ре­сурсов приводит к разрушению биоценозов, загрязнению окружающей среды, нарушению климата и биогеохимических циклов.

Экономически и экологически рациональное извлечение и переработка минеральных ресурсов предполагают:

• максимально полное и комплексное извлечение из месторождений всех полезных ископаемых;

• восстановление (рекультивацию) земель после использования место­рождений;

• экономное и безотходное (малоотходное) использование сырья в про­изводстве;

• глубокую очистку и технологическое использование отходов произ­водства;

• вторичное использование продукции после ее выхода из употребления;

• использование технологий, позволяющих проводить концентрацию и извлечение рассеянных минеральных веществ;

• использование природных и искусственных заменителей дефицитных минеральных соединений;

• разработку и широкое внедрение замкнутых циклов производства;

• применение энергосберегающих технологий и т. п.

Некоторые из современных производств и технологий отвечают мно­гим из этих требований, но, вместе с тем, нередко они еще не стали нормой для производственной сферы и природопользования в мировом масштабе. Создание новых технологий должно сочетаться с грамотной экологической экспертизой всех, особенно широкомасштабных, проектов в промышленности, строительстве, транспорте, сельском хозяйстве и дру­гих видах деятельности человека. Проводимая специальными независи­мыми организациями, такая экспертиза позволит избежать многих про­счетов и непредсказуемых последствий этих проектов для биосферы.

Концепция ноосферы

Глобальный характер взаимоотношений человека со средой его оби­тания привел к появлению понятия ноосферы, введенное Ле-Руа, а затем к концепции ноосферы, развитой Тейяром де Шарденом. Ноосфера, по Тейяру де Шардену, — это коллективное сознание, которое станет кон­тролировать направление будущей эволюции планеты и сольется с природой в идеальной точке Омега, подобно тому, как раньше образовывались такие целостности, как молекулы, клетки и организмы. "Мы беспрерывно про­живаем последовательные стадии одного и того же великого процесса. Под геохимическими, геотектоническими, геобиологическими пульсациями всегда можно узнать один и тот же глубинный процесс - тот, который, материализовавшись в первых клетках, продолжается в созидании первых систем. Геогенез, сказали мы, переходит в биогенез, который в конечном счете ни что иное, как психогенез... Психогенез привел нас к человеку. Теперь психогенез стушевывается, он сменяется и поглощается более высокой функцией — вначале зарождением, затем последующим развити­ем духа - ноогенезом"¹.

Свою интерпретацию концепции ноосферы дал на основе учения о био­сфере В.И. Вернадский. Как живое вещество (это стало ясно, в частности, благодаря фундаментальным трудам В.И. Вернадского) преображает кос­ную материю, являющуюся основой его развития, так человек неизбежно обладает обратным влиянием на природу, породившую его. Как живое вещество и косная материя, объединенные цепью прямых и обратных связей, образуют единую систему — биосферу, так человечество и при­родная среда образуют единую систему — ноосферу.

Развивая концепцию ноосферы вслед за Тейяром де Шарденом, В.И. Вернадский исследовал, как на основе единства предшествующей ста­дии взаимодействия живой и косной материи на следующей стадии взаимо­действия природы и человека может быть достигнута гармония. Ноосфера. по В.И. Вернадскому, есть такого рода состояние биосферы, в которой должны проявляться разум и направляемая им работа человека как новая небывалая на планете геологическая сила"².

В.И. Вернадский развил концепцию ноосферы как растущего гло­бального осознания усиливающегося вторжения человека в естественные биохимические циклы, ведущего, в свою очередь, ко все более взвешен­ному и целенаправленному контролю человека над глобальной системой.

К сожалению, В.И. Вернадский не закончил работу по развитию дан­ной идеи. В его концепции ноосферы представлен в полной мере только один аспект современного этапа взаимодействия человека и природы — глобальный характер единства человека с природной средой. В период соз­дания этой концепции противоречивость данного взаимодействия не проявлялась с такой силой, как сейчас. В последние десятилетия в до­полнение к глобальному характеру взаимоотношений человека и природной среды обнаружилась противоречивость этого взаимодействия, чреватая кри­зисными экологическими состояниями. Стало ясно, что единство человека и природы противоречиво хотя бы потому, что из-за увеличивающегося обилия взаимосвязей между ними растет экологический риск планеты человечества за преобразование природной среды.

За время своего существования человек сильно изменил биосферу. По мнению Н.Ф. Реймерса, люди искусственно и нескомпенсированно сни­зили количество живого вещества Земли, видимо, не менее или на 30% и забирают в год не менее 20% продукции всей биосферы. Такие цифры убедительно свидетельствуют о том, что антропогенное изменение био­сферы зашло слишком далеко. Биосфера превращается в техносферу, причем направленность антропогенного воздействия прямо противоположна на­правленности эволюции биосферы. Можно сказать, что с появлением человека начинается исходная ветвь эволюции биосферы - снижается биомасса, продуктивность и информированность биосферы.

Антропогенные воздействия разрушают естественные системы приро­ды. Как полагает Реймерс, "вслед за прямым уничтожением видов следует ожидать самодеструкции живого. Фактически этот процесс и идет в виде массового размножения отдельных организмов, разрушающих сложив­шиеся экосистемы"². Таким образом, пока еще нельзя ответить на вопрос, создаст ли в будущем человек сферу разума или своей неразумной дея­тельностью погубит и себя, и все живое.

С выходом человека в космос область взаимодействия человека с при­родной средой перестала ограничиваться сферой Земли, и ныне данное взаимодействие пролегает по космическим орбитам. Поэтому в наше время понятие "ноосистема" является более точным, чем категория "ноо­сфера", поскольку последняя, после выхода людей в космос, уже не соот­ветствует пространственному масштабу воздействия человека на природу. Понятие "ноосистема" предпочтительнее и в плане глобального анализа экологических проблем, т. к. оно ориентирует на применение развивае­мого во второй половине XX в. системного подхода к изучению объек­тивной реальности.

Имеется еще одно важное обстоятельство, которое не было учтено в концепции ноосферы. Человек взаимодействует со средой своего оби­тания не только разумно, но и чувственно, поскольку он сам — существо не только разумное, а разумно-чувственное, в котором разумный и чувст­венный компоненты сложным образом переплетены. Ноосферу не обяза­тельно следует понимать как некий экологический идеал, поскольку не всегда с экологической точки зрения хорошо то, что рационально, а само понятие разумного исторически изменчиво. Так, все современные техно­логические схемы по-своему разумны и рациональны в традиционном смысле слова, но часто дают отрицательный экологический эффект. В то же время, такое чувство, как любовь к природе, не всегда может быть рационально интерпретировано и, тем не менее, способно весьма поло­жительно повлиять на общую экологическую обстановку.

Тем не менее, концепция ноосферы сохраняет свою ценность, посколь­ку представляет единство человека и природы в виде процесса — ноогенеза, ведущего к становлению единой системы "человек — природная среда". Ноогенез — один из аспектов процесса становления родовой сущности чело­века, совершенствования его потенциальных возможностей. Стремление к достижению своих целей в природе остается главным в определении человеком перспектив своих взаимоотношений с природой.

Ценность концепции ноосферы состоит в том, что она дает конструк­тивную модель вероятного будущего, а ее ограниченность она рассматри­вает человека, прежде всего, как разумное существо, тогда как отдельные люди, и тем более общество в целом, редко ведут себя действительно разумно. Пока еще нельзя утверждать, что человечество движется к ноо­сфере, и последняя остается одной из гипотез.

Демографические проблемы

Всякая устойчивая экосистема определяется постоянством численно­сти популяции всех видов, в том числе и человека. Последние 150 лет население Земли росло взрывообразными темпами, что очень опасно для человечества.

Так, в 70-е гг, прошлого века население планеты увеличилось на 750 млн человек, в 80-е - на 840 млн, в 90-е - на 960 млн. В настоящее время население ежесекундно увеличивается на 160 человек, каждые сутки - на 230 тыс. человек, а в год - на 110 млн человек. В 2000 г. население Земли составляло 6 млрд человек.

Тенденция роста населения еще двести лет назад заставила Р. Маль­туса написать трактат, в котором он впервые математически доказал, что рост населения происходит по экспоненциальному закону, а количество про­дуктов сельского хозяйства — в арифметической прогрессии. На этом основа­нии Мальтус предположил, что в динамике народонаселения должен про­изойти перелом, постепенно приводящий к стабилизации численности, т. е. численность человеческой популяции начнут регулировать эпидемии, ни­щета, голод и т. п. — факторы, зависящие от плотности населения.

И что интересно, выводы Мальтуса не потеряли своей актуальности и в наши дни, когда современная медицина, казалось бы, уже победила грозные эпидемии прошлого — лихорадку, оспу, чуму и т. п. Однако на смену им пришли новые, не менее страшные болезни - ВИЧ-инфекция, рак, атипичная пневмония и др. С усилением контактов между народами и ростом их численности эти и другие болезни (пандемии гриппа) будут представлять собой все большую опасность для человечества. По словам Н.Ф. Реймерса, при экономически благоприятных условиях начнет ре­ально действовать регулируемый механизм депопуляции и через 75 лет человечество бесконфликтно сократится до 1,0—1,5 млрд.

Таким образом, чтобы человечество и дальше могло продолжать свое развитие в виде устойчивой системы, необходимы снижение темпов рос­та численности населения Земли и распространение экологического созна­ния. В связи с этим государства создают законы, ограничивающие мини­мально допустимый возраст вступления в брак, разрабатывают мероприятия, поощряющие деторождение только в определенном возрасте, и т. д.

Проблема голода

Человечество давно нашло средство от недостатка пищевых ресурсов, организовав сельскохозяйственное производство — скотоводство и земле­делие. Создав необходимые орудия труда, оно смогло преодолеть дейст­вие абиотических и биотических факторов, в изобилии производя продо­вольствие, создав водохранилища и средства борьбы с хищниками. Однако человек продолжает оставаться зависимым от климатических явлений — жары и холода, засухи и проливных дождей и т. д. Именно от этих условий сейчас зависит, сколько урожая будет собрано с полей, каким будет тот или иной год — урожайным или же наступит голод.

Еще одной, не менее важной, причиной голода большинства населе­ния мира является бедность. Все страны мира делятся на три категории: высокоразвитые, умеренно развитые, слаборазвитые. Страны СНГ рас­сматриваются как отдельная категория, поскольку большинство их граждан бедны, но в целом национальный доход достаточно высок из-за экспорта нефти и других полезных ископаемых.

Экономический рост в высокоразвитых странах идет по типу ромба (рис. 9), где все население страны держится за счет среднего класса (75%), а бедные составляют лишь 10%. В странах СНГ развитие идет по типу пи­рамиды (рис. 10), где основную массу населения составляют бедные — 70%, средний класс всего 20% и лишь 10% — зажиточные люди.

В результате обнищавший народ, стремясь выжить, будет истощать ок­ружающую природную среду, которая в последующем сможет поддержать только нищенское существование. Как следствие, богатые будут богатеть дальше, а бедные — беднеть в соответствии с формулой:

Реальный экономический рост = Экономический рост — Рост численности населения.

Поэтому необходимо улучшать качество жизни, для чего требуется, прежде всего, увеличение производства продуктов питания.

Увеличение производства продуктов питания за последние 40 лет обу­словлено, во-первых, освоением новых пахотных земель и, во-вторых, повышением урожайности культур за счет орошения, использования удобрений, пестицидов, гербицидов, использования высокоурожайных сортов. Но возможности увеличения производства сельскохозяйственной продукции не безграничны, поэтому для улучшения качества жизни не­обходимо сокращать темпы роста численности населения.

Понятие "здоровье человека"

Здоровье человека — это состояние полного физического, духовного и со­циального благополучия, а не только отсутствие болезней или физических дефектов, как это до настоящего времени сравнительно широко было распространено в общественном сознании.

Здоровье человека можно рассматривать в категориях качества и ко­личества:

• качественные показатели здоровья — это степень удовлетворенности своим здоровьем. Оценивается здоровье по 100-балльной системе, на индивидуальном и общественном уровне. Здоровье популяции харак­теризуется рождаемостью и смертностью, выживаемостью, структурой болезней и т. д.;

• количественные показатели здоровья выявляются при медицинском обследовании населения. На основании различных анализов подсчи­тывают индекс здоровья и всех людей разделяют на 5 категорий:

• люди с индексом здоровья (И_з) менее 40 ед.; . И₃ = 40-54 ед.;

• И₃ = 55-64 ед.;

• И₃ = 65-69 ед.;

• Из более 69 ед.

Данная классификация означает, что в первой группе в течение 8 лет умрет каждый 3-й человек, во 2-й - каждый 5-й, в 3-й - каждый 10-й, в 4-й — каждый 20-й, и в 5-й — каждый 100-й.

Оценить здоровье можно в денежном эквиваленте, при этом учитыва­ют величину прямого и непрямого ущерба (или затраты), который наносит человеку заболевание:

• прямые затраты — это стоимость лечения, проведения профилактиче­ских мероприятий, затраты на лекарства, величина выплат по соци­альному страхованию;

• непрямые затраты — недополученный доход, который мог бы зарабо­тать больной, если бы он был здоров.

Кроме того, используется еще такой показатель, как единица DALI ("дали") — потерянные годы с поправкой на нетрудоспособность. Степень нетрудоспособности выражается в долях и может колебаться в пределах от 0 до 1 (где: 0 - здоровый человек, 1 — смерть).

Имеется также определенная стоимостная оценка отдельных периодов жизни человека: самые дорогостоящие годы у людей — до 25 лет.

Показатель болезненности отражает распространенность заболеваний, которая определяется отношением числа заболеваний за год, умноженно­го на 1000 и отнесенного к средней численности населения. Этот показа­тель в интегральном виде отражает отрицательные показатели здоровья, которые в санитарной статистике рассматриваются в качестве критериев состояния здоровья.

Антропогенные факторы, порожденные человеком и его хозяйствен­ной деятельностью, зачастую оказывают негативные воздействия на че­ловека, условия его жизни и состояние здоровья (см. табл. 19). Так, уровень младенческой смертности в России в 25,5 раза выше чем в Швеции, в 6,5 раза - чем в США.

Таблица 19

Тенденции изменений окружающей среды

Сокращение численности населения объясняется, прежде всего, ростом смертности из-за увеличения числа профессиональных и общих заболеваний (см. табл. 20).

Таблица 20

Коэффициенты смертности по причинам смерти

(число умерших на 100 тыс. человек) за 1990-1994 гг.

Роль нтп в решении экологических проблем. Экологизаиия общественного производства

Представление о неисчерпаемости природных ресурсов, так же как и о беспредельных возможностях самоочищения природной среды, имеет отрицательные последствия — не только экологические, но и экономиче­ские. Сложившаяся к настоящему времени как в России, так и во многих странах мира весьма неблагоприятная эколого-геохимическая ситуация в большинстве случаев является следствием научно-технического прогресса. Статистика показывает, что мощность современной индустрии удваива­ется каждые 13—15 лет. Рост средств и масштабов воздействия на приро­ду вызывает стремительную деградацию природной среды. Особенно повышает уровень химического давления на окружающую природную среду применение экологически грязных технологий, устаревшего оборудования и т. д. По данным ВОЗ, в настоящее время в мире в практической дея­тельности используется около 500 тыс. химических соедине­ний, из которых 4 0 тыс. вредны для организма, а 12 тыс. - ядовиты.

Огромные выбросы и сборы вредных веществ при недостаточной реа­лизации природоохранных мероприятий привели к нарушению природных систем, общество оказалось перед реальностью экологического кризиса. Общественное развитие остановить невозможно, так же как невозможно прекратить хозяйственное освоение новых территорий. Научно-техничес­кий прогресс немыслим без использования природных ресурсов.

В то же время естественная емкость природных систем и, следова­тельно, их устойчивость, небезграничны. Складывающиеся в интенсивно осваиваемых районах социально-экономическая и экологическая ситуа­ции требуют регулирования техногенного давления как с точки зрения охраны природы, так и интенсификации природопользования. При регу­лировании любого элемента природопользования, а тем более при ин­тенсификации процесса его использования должны учитываться не толь­ко потребности общества, но и состояние ресурса. Более того, если предприятие не компенсирует наносимый природе ущерб, то оно, с точ­ки зрения общества, объективно оказывается убыточным, хотя и прино­сит определенную прибыль, производя продукцию.

Деградация среды вследствие формирования обратных связей отража­ется на экономических показателях производства. Достаточно показа­тельны экономические потери, например, из-за выпадения кислотных дождей: теряется продуктивность сельскохозяйственных и лесных земель и продуктивность водоемов.

Таким образом, освобождаясь от прямой зависимости от природы вследствие научно-технического прогресса, общество все больше зависит от ее благополучного состояния, что определяет содержание основного социального требования к науке: обеспечить разработку научных основ оптимизации природопользования — в обозримые сроки при минимальных издержках найти пути экологизации производства. Эта задача сводится к поиску путей экологического нормирования производственной сферы и фор­мирования окружающей среды с заданными свойствами.

Основной проблемой, возникающей на пути улучшения качества среды, является определение базовых научных исследований и соответствующих мероприятий для необходимой экологизации общественного производства. Единство взглядов на суть проблемы оптимизации природопользования нет. Поэтому здесь мы не будем приводить мнения отдельных ученых по ре­шению данной проблемы.

Однако отметим, что регулирование техногенного давления на среду, т. е. оптимизация природопользования, особенно в самых неблагоприятных районах, требует серьезного научного обоснования как самого понятия "оптимальное природопользование", так и всей системы организации тер­ритории:

• использования естественного потенциала самоочищения и самовос­становления отдельных компонентов ландшафта;

• формирования целостной структуры земельных фондов;

• планирования и строительства специальных защитных барьеров и т. д.

Необходимо определить экологические нормативы и пути для сохра­нения и усиления самоочищающих и воспроизводящих механизмов и функ­ций природных систем, т. е. обеспечить такую организацию территории, при которой не допускается ухудшение биологической продуктивности земли и потери качества продукции, сохраняются или улучшаются свой­ства почв и вод как ценных природных ресурсов.

Производственная деятельность должна быть адекватна закономерно­стям окружающей среды. В рамках требований экологизации производства критериями регулирования техногенных нагрузок следует считать принцип обеспечения "качества жизни" при минимальных затратах. Такой подход B.C. Преображенский называет "принципом приоритета социальной эффек­тивности"¹. Мероприятия по территориальной оптимизации природопользования должны включать поддержание высокого уровня здоровья населения и качество окружающей среды.

Исходя из вышеизложенного, можно сделать вывод, что основной путь рационального природопользования и сохранения окружающей среды лежит через дальнейшее развитие научно-технического прогресса, который откроет новые широкие возможности увеличения и в то же время рацио­нального использования природных ресурсов.

Новые методы добычи сырья и новые виды энергии

Новые методы добычи сырья благодаря техническому прогрессу должны сокращать количество сырья и материалов для производства единицы про­дукции, совершенствовать технологические процессы производства, когда одни виды сырья заменяются другими и в целом влияют на сокращение потребности в сырье для производства единицы продукции.

В настоящее время роль технического прогресса ярко проявляется в механизации и автоматизации процессов добычи сырья, позволяющих переходить к более массовым способам его получения. Например, в на­шей стране:

• рост добычи угля осуществляется более эффективным открытым спосо­бом, который в 2—3 раза дешевле подземного, с использованием мощных экскаваторов и автомобилей-самосвалов большой грузоподъемности. В промышленно развитых странах в подземно-шахтной добыче угля руч­ной труд уже не применяется и при проходке, и при добыче. Появились мощные комбайны, с помощью которых осуществляются проходка, крепление, выемка угля, откатка и навалка, а затем и погрузка;

• увеличение добычи нефти также связано с ускорением научно- технического прогресса, ростом механизации и автоматизации всех работ. Механизируется и автоматизируется добыча природного газа. Применение современных методов разведки дает возможность уско­рить открытие и изучение его новых месторождений;

широкое применение механизации, мелиорации земель и химизации в сельском хозяйстве позволило более чем удвоить получение зернобо­бовых на единицу площади, удвоить численность крупного рогатого скота, утроить количество свиней в 90-х годах прошлого века по сравне­нию с его началом, увеличить сборы технических культур, фруктов и ягод. Общая площадь сельскохозяйственных угодий при этом долгие годы оставалась без изменения. Научно-технический прогресс сыграл важную роль в изменении энер­гетической базы общества в течение XIX и XX вв., что отразилось на ис­пользовании природных ресурсов и характере загрязнения окружающей среды. XIX век был веком угля и паровой машины. Углю принадлежала подавляющая доля в топливном балансе наиболее развитых стран. Сжи­гание угля росло по мере развития промышленности. Выбросы дыма, сажи, копоти и золы стали обычным явлением для основных индустри­альных районов промышленно развитых стран. Отсюда и характерное на­звание "черная страна" для промышленного района Центральной Англии. Не менее "черными" из-за сжигания угля были Рурская область в Германии, северо-восток Франции в районе Лилля, район Шарлеруа в Бельгии, районы черной металлургии США - Питтсбург в Пенсильвании, Бирмингем в Ала­баме и др. Закопченными были и крупные города с их промышленными предприятиями, железными дорогами, многочисленными котельными, каминами и печами для отопления домов.

Атомная энергетика — открытие прошлого века, за ней в перспективе большое будущее как экологически чистого производства электроэнер­гии. Чернобыльская катастрофа не должна стать причиной свертывания атомной энергетики. Вопрос заключается в совершенствовании техниче­ского прогресса управлением АЭС и обеспечением безопасности населе­ния. Атомная энергетика имеет долговременные ресурсы.

Учитывая недостаточную надежность работы АЭС и большую загряз­ненность окружающей среды от применения угля, современное общество изыскивает возможности применения в перспективе так называемых "мягких" источников энергии, не приводящих к загрязнению окружающей среды: геотермальной и гелиотермальной энергии, использования энер­гии приливов и ветра, которые можно эффективно применять благодаря современным достижениям техники.

Целесообразность применения энергии ветра для производства элек­троэнергии в больших масштабах находится на стадии изучения. Ветроэлектростанции могли быть использованы для работы в энергетических системах. Они должны обладать аккумулирующими установками, что приведет, однако, к повышению стоимости электроэнергии. Экономиче­ская эффективность применения в нашей стране ветроэлектростанций изучена еще недостаточно.

В России разработано несколько типов ветродвигателей с диа­метром колес до 36 м. В Дании и США в опытной эксплуатации находятся ветродвигатели с колесами диаметром до 60 м. В Рос­сии намечается строительство ветроэлектростанций максималь­ной мощностью 1 МВт, небольшая часть их будет иметь меньшую мощность. Значительная часть ветроэнергетических установок может уже сейчас найти применение в сельском хозяйстве для подачи воды, мелиорации земель, аэрации воды, катодной защиты трубопроводов от коррозии, для питания аккумуляторов и других целей в тех случаях, когда допускаются перерывы в снабжении электроэнергией.

Говоря об экологически чистых источниках энергии, следует указать на строительство гидроэлектростанций на реках. Их, конечно, нельзя от­нести к новейшим технологическим достижениям, но в условиях, когда все большее значение приобретает охрана воздушного бассейна от всякого рода загрязнений вредными веществами и теплового загрязнения, гидро­электростанции можно оценить по-новому. Разумеется, нужно учитывать условия их сооружения, не допуская затопления пойменных земель.

Вероятна перспектива использования водорода в качестве топлива. Уже имеются попытки его применения в этом качестве. Замена водородом бензина позволила бы снять проблему загрязнения атмосферы отрабо­танными газами автомобильных двигателей. Отработанным веществом двигателя, работающего на водороде, является вода. Водород можно приме­нять и для авиационных двигателей. Но на пути его использования в качестве топлива еще много препятствий. Применение жидкого водорода затрудняет­ся необходимостью сооружения контейнера в виде сосуда Догоара для обес­печения сверхнизких температур и предохранения от быстрого испарения. Высока и цена водорода (он намного дороже бензина). Его производство методом электролиза воды возможно при наличии дешевых источников энергии. Большой расход электроэнергии на цели электролиза делает применение водорода невыгодным. Вместе с тем при дальнейшем сни­жении стоимости водорода при массовом производстве водород в качест­ве топлива может стать относительно эффективным.

Близка перспектива производства электромобилей. По данным компании "Дженерал моторе", лучшие электромобили при скорости 80 км/ч могут пройти около 400 км. Никель- цинковые батареи, вдвое более мощные, чем обычные свинцовые, iмогут быть заряжены в течение ночи через 110-вольтную сеть без ухудшения или потери мощности.

Общий КПД электротранспорта, получающего электроэнергию через контактную сеть, составляет 6—7%, автотранспорта — 4,2, а электромоби­ля — всего 2%. Безусловно, электромобиль пока еще не в состоянии кон­курировать с обычным автомобилем с двигателем внутреннего сгорания.

Новые технологии и новые материалы

Одним из важнейших направлений, приводящих к снижению потреб­ности в сырье, является снижение массы машин, оборудования, сооруже­ний. Первые паровые машины При своей малой мощности были чрезвы­чайно тяжелы, не говоря уже о паровых машинах Ньюколина, Севери, Ползунова. Первые машины Уатта весили 300 кг на индикаторную лоша­диную силу, т. е. более 400 кг на 1 КВт, а к началу XX в. - уже 135-140 кг. Затем появились паровые турбины, мощность которых все более увели­чивалась при более медленном росте массы. Максимальная мощность современных турбин составляет 1200-1300 МВт, а их масса и линейные размеры не намного отличаются от массы и линейных размеров турбин мощностью 800 и даже 500 МВт.

Один из характерных результатов в области научно-технического про­гресса в области электроники и техники полупроводников — микроми­ниатюризация. Сложнейшие сочетания, равноценные блоку из 50—100 и более элементов, умещаются на кремниевых или германиевых микропла­тах площадью 1 мм² или его доле. Благодаря микроминиатюризации резко снижаются габариты электронных приборов. Современная электронно-вычислительная машина во много раз меньше по габаритам электронно-вычислительных машин первого поколения и неизмеримо превосходит их по вычислительной мощности (количеству производимых операций в се­кунду). Микроминиатюризация позволяет многократно сократить размеры многих других устройств и одновременно удельную потребность в мате­риалах для них, следовательно, и объемы добычи природных ресурсов.

Новая технология производства черных металлов — одно из новейших направлений прогресса техники. Удельные выбросы вредных газов при бездоменном процессе в 3 раза ниже, чем при традиционном способе производства стали.

Подобное же значение будет иметь и другое новое направление в тех­нике производства металлов — порошковая металлургия, формование ме­таллических изделий из железных порошков в смеси с порошками из других металлов. Этот способ дает возможность резко сократить трудоем­кость изделий, снизить их себестоимость до 30% себестоимости изделий, получаемых обычным путем, а также обеспечить необходимую структуру металла, его пористость.

Развитие порошковой металлургии создает основу развития производства композиционных материалов — сплавы железа и меди, вольфрама и меди, порошков быстрорежущей стали дают экономию материалов, сберегают вольфрам, молибден, ванадий, кобальт. Изготовление высококачествен­ного железного порошка в большей мере зависит от исходного материала железных руд. Использование различных руд и отходов определяет наи­более целесообразное размещение предприятий порошковой металлургии, а также применение обоих методов применения порошков — восстановле­нием и распылением. Преимущества порошковой металлургии не только в экономии материала (черных металлов) при изготовлении изделий, но и в снижении загрязнения атмосферы и воды, связанного с работой обычных металлургических заводов.

Большое значение для сохранения ресурсов леса имеет более широкое использование отходов древесины для производства древесной массы и вы­пуска древесноволокнистых, древесностружечных плит, картона и других видов продукции.

Подобные же задачи сохранения природных богатств стоят в сельском хозяйстве: обеспечить процесс непрерывного воспроизводства и восста­новления производящей способности почвы, предохранить ее от исто­щения на основе рационального ведения сельского хозяйства и повысить качество сельскохозяйственного производства.

Экологизация экономического развития

Существование экологических ограничений на пути техногенного раз­вития российской экономики требует поиска путей смены "тупикового" ти­па развития, экологизации экономики, перехода к новому типу роста. Рассмотрим некоторые теоретические моменты в экологизации экономи­ческого развития. Необходимость анализа эффективности природополь­зования с позиций конечных экономических результатов, исследования целостной природно-продуктивной системы хорошо показывает реаль­ные границы и объект экономики природопользования как науки. Боль­шинство имеющихся представлений об экономике природопользования являются "суженными", они обычно рассматривают проблемы использо­вания собственно природных ресурсов фактически только на первых этапах природно-продуктовой цепочки, борьбу с загрязнением окру­жающей среды как следствием экономического развития.

В настоящее время требуется макроподход, представление экономики природопользования как некой метанауки, в рамках которой необходимо исследовать все народное хозяйство с позиций экологизации экономиче­ского развития, снижения нагрузки на окружающую среду. Только разо­бравшись в сложившихся экономических структурах, особенностях функционирования производственных комплексов, секторов и отраслей национальной экономики, можно эффективно решить обостряющиеся экологические проблемы.

Попытки решать экологические проблемы на основе суженных под­ходов, разрабатывать экологические программы на локальном, а не на макроуровне не всегда эффективны.

Для наглядности можно уподобить нашу экономику паровозу, который катится по железной дороге и страшно дымит. За ним бежит человек в белой рубашке и пытается сохранить ее чис­тоту. Так вот, проблема охраны окружающей среды в узком смысле этого слова - это проблема частоты смены рубашек для сохранения видимости их чистоты. С этих позиций лучший вы­ход - поставить мощный фильтр на трубу, чтобы она меньше дымила. Но такой подход ни в коей мере не улучшит плохую работу двигателя паровоза, огромное потребление им топлива с минимальным КПД. То есть здесь идет борьба с последствиями загрязнения и расточительного использования ресурсов, а не причинами их возникновения.

Очевидно, что необходимо исследовать сам двигатель, усовершенст­вовать или заменить его для того, чтобы он потреблял меньше ресурсов, повысил свой КПД и меньше дымил. Таким образом, необходимо в пер­вую очередь переориентировать всю экономику на макроуровне на эко- логосбалансированные цели.

В связи с этим требуется и другая иерархия, последовательность в реше­нии экологических проблем, новая идеология природопользования, прин­ципиально отличная от "природного" подхода. Целесообразна следующая последовательность и приоритетность в экологизации экономики и решении экологических проблем:

• альтернативные варианты решения экологических проблем (структур­ная перестройка экономики, изменение экспортной политики, кон­версия);

• развитие малоотходных и ресурсосберегающих технологий, техноло­гические изменения;

• прямые природоохранные мероприятия (создание охраняемых терри­торий, рекультивация и т. д.).

Рассмотрим альтернативные технологии природопользования. Они пред­ставляют собой совокупность таких экономических вариантов, которые базируются на развитии отраслей и видов деятельности, непосредственно не связанных с эксплуатацией природных ресурсов и с охраной окру­жающей среды. И здесь прежде всего надо отметить огромный потенциал экологического улучшения ситуации за счет радикальной структурной перестройки экономики.

Для ее осуществления необходима разработка эффективной структур­ной политики, представляющей собой систему целенаправленно осуществляе­мых мер по формированию, поддержанию и изменению пропорций в экономике для более эффективного использования всех видов ресурсов. Структурная поли­тика предполагает выделение приоритетов в решении экономических, эко­логических, социальных, региональных, научно-технических и прочих про­блем, и в соответствии с этими приоритетами развитие определенных отрас­лей и видов деятельности.

К средствам реализации структурной политики относятся, прежде все­го, инвестиционная политика, система рыночных стимулов, правовое регулирование и т. д.

Самые скромные оценки показывают, что структурно-технологи­ческая рационализация экономики может высвободить 20-30% не­эффективно используемых в настоящее время природных ресурсов при увеличении конечных результатов. В стране наблюдается гигантское структурное перепотребление природных ресурсов, что создает мнимые дефициты в энергетике, сельском и лесном хозяйстве ит. д.

Имеющиеся здесь резервы можно подтвердить простой формулой:

N_a = N_r + N_s,

где: N_a — общее потребление природных ресурсов (ресурса);

N_r - рациональное потребление природных ресурсов (ресурса);

N_s — структурное "перепотребление" природных ресурсов (ресурса).

Под рациональным потреблением природных ресурсов (N_r ) понимается потребление в условиях рациональных экономических структур, ориен­тирующихся на конечный результат эффективного использования ресур­сов, наличия прогрессивных технологических процессов и пр.

Структурное "перепотребление" ресурсов (N_s) происходит при нерацио­нальных экономических структурах, диспропорции в развитии природоэксплуатирующих отраслей и обрабатывающих, перерабатывающих от­раслей, ориентации на промежуточные результаты, отсталость техниче­ской базы, отсутствии стимулов для экономики ресурсов и пр.

Указанную формулу можно использовать как для валовых показате­лей, так и для удельных, рассчитанных на единицу конечной продукции.

Рассмотрим более подробно экологический аспект структурной пере­стройки народного хозяйства. Всю экономику можно представить в виде своеобразной пирамиды, разделенной на слои в соответствии с техноло­гическими стадиями продвижения первичного сырья и переработки его в конечные продукты, т. е. слои можно представить как этапы, стадии в природно-продуктовой вертикали (по мере удаления от основания пи­рамида сужается — доля отраслей более высокого уровня в валовом на­циональном продукте уменьшается:

• в основании пирамиды находятся природоэксплуатируюшие отрасли. Это нижний структурный слой, или, так называемая, "первичная экономи­ка". Здесь находятся четыре сектора народного хозяйства: горно­добывающее производство, сельское хозяйство, лесная промышлен­ность и рыбное хозяйство;

• во второй слой входят отрасли, обеспечивающие первоначальную пере­работку природного сырья. Сюда включены: производство металла, электроэнергии, простейшая деревообработка и т. д. В агрегирован­ном виде к этому слою можно отнести отрасли черной металлургии, производящие чугун и сталь;

• на третьем уровне пирамиды происходит дальнейшее углубление об­работки продукции, вторичная переработка природного сырья. Так, в металлургии на этих этапах природно-продуктовой цепочки проис­ходят прокат металлов, литье;

• на четвертом и более высоких уровнях (т. е. дальнейших этапах при­родно-продуктовой вертикали) появляются машиностроение, произ­водство сложных товаров и услуг.

Отметим, что на нижних уровнях (слоях) пирамиды важную роль иг­рают природные ресурсы, первичное сырье и труд относительно низкой квалификации. По мере подъема по уровням пирамиды, удлинения при- родно-продуктовых вертикалей эти факторы производства играют все меньшую роль, и на первый план начинают выступать высококвалифи­цированный труд, научные и технические достижения, высокие техноло­гии, информация. Информация становится решающим фактором для верхних структурных слоев. В современной экономике на самом верху пирамиды располагается производство информации — патентов, лицензий, проектов, всевозможных научных услуг, программного продукта.

Очевидно, что чем хуже основание пирамиды-экономики и шире ее вершина — тем лучше. Это означает, что при меньших затратах всех видов ресурсов в нижних слоях, на начальных этапах природно-продуктовой вертикали происходит увеличение производства товаров и услуг в верх­них слоях экономики. Процесс сужения основания пирамиды при расшире­нии ее вершины и есть процесс экологизации экономики, когда происходит уменьшение нагрузки на окружающую среду при увеличении обеспеченности высококачественными товарами и услугами.

Структура народного хозяйства с большим удельным весом первичной экономики, в виде классической пирамиды с мощным основанием называется индустриальной структурой.

Экономика с высоким уровнем развития более высоких слоев и с относи­тельно небольшим основанием имеет постиндустриальную структуру. Для рос­сийской экономики характерна индустриальная структура с мощным и тя­желым основанием.

С начала 70-х гг. прошлого века, когда разразился "нефтяной кризис" и произошло скачкообразное удорожание нефти (в 3—5 раз) развитые страны за счет радикальных технологических и структурных изменений резко снизили энергоемкость национальных экономик. В нашей же стране в 70-е и 80-е гг. в условиях относительной дешевизны энергетиче­ских ресурсов, торможения научно-технического прогресса такого сни­жения не произошло, а с началом экономического кризиса 90-х гг., "утяжеления" экономики, "структурная" энергоемкость значительно уве­личилась. В 90-е гг. удельный вес показателя "рациональной" энергоем­кости уменьшился при росте "структурной" энергоемкости по сравнению с подобным соотношением в 70-80-е гг.

Таким образом, с деградацией технологически прогрессивных отрас­лей экономика становится не только примитивнее, "глупее", но и "гряз­нее", поскольку увеличивается удельный вес природоэксплуатирующих секторов экономики.

О необходимости глубоких структурных изменений в экономике го­ворит опыт зарубежных стран, где складываются постиндустриальные структуры и за последние десятилетия произошли колоссальные струк­турные сдвиги в пользу наукоемких и ресурсосберегающих видов дея­тельности.

Н

Здесь характерен пример Японии. До 50-60-х годов прошлого века в этой стране доминировала угольная промышленность. Затем пришел черед развития нефтяной и газовой энергетики, черной и цветной металлургии, обрабатывающей промышленности - прежде всего различных подотраслей машиностроения и химиче­ской промышленности. Однако, как и угольная промышленность, эти отрасли были отодвинуты на второй план следующей структурной волной. С 70-х гг. Япония стала сокращать объемы нефтепереработки, черной и цветной металлургии, энергоемких подотраслей химической промышленности, тяжелого машиностроения. Вместо этих отраслей стали быстро развиваться отрасли, связанные с информатикой, высокими технологиями, элек­троникой, робототехникой, наукоемкими видами деятельности и т. д. Такие структурные сдвиги привели к огромному сокра­щению природоемкости японской экономики, ее негативному воздействию на окружающую среду.

Таким образом, экологически ориентированная структурная пере­стройка должна предусматривать широкомасштабное перераспределение, перелив ресурсов из первичных (прежде всего сельское хозяйство и до­бывающая промышленность) во вторичные секторы экономики (обраба­тывающая промышленность, строительство, транспорт, связь), а затем и в третичные (сферы преимущественно интеллектуальной деятельности и услуг). Существенную роль в таком перераспределений могут сыграть формирующиеся рыночные механизмы.

Список литературы

НОРМАТИВНЫЕ АКТЫ

• Земельный кодекс РФ от 25.10.2001 № 136-Ф3 (в ред. от 28.02.2007).

• Водный кодекс РФ от 03.06.2006 № 74-ФЗ (в ред. от 04.12.2006).

• Кодекс внутреннего водного транспорта Российской Федерации от 07.03.2001 № 24-ФЗ (в ред. от 18.12.2006).

• Лесной кодекс РФ от 29.01.97 № 22-ФЗ (в ред. от 04.12.2006).

• Федеральный закон от 24.04.95 № 52-ФЗ "О животном мире" (в ред. от 20.04.2007).

• Федеральный закон от 10.01.2002 № 7-ФЗ "Об охране окружающей среды" (в ред. от 05.02.2007).

• Федерального закона от 04.05.99 № 96-ФЗ "Об охране атмосферного воздуха" (в ред. от 31.12.2005).

• Федеральный закон от 23.1 1.95 № 174-ФЗ "Об экологической экспертизе" (в ред. от 18.12.2006).

• Федеральный закон от 09.01.96 № З-ФЗ "О радиационной безопас­ности населения" (в ред. от 22.08.2004).

• Федеральный закон от 10.07.2001 № 92-ФЗ "О специальных эколо­гических программах реабилитации радиационно загрязненных участков территории".

• Федеральный закон от 24.06.1998 № 89-ФЗ "Об отходах производ­ства и потребления" (в ред. от 18.12.2006).

• Федеральный закон от 02.01.2000 № 28-ФЗ "О государственном земельном кадастре" (в ред. от 04.12.2006).

• Федеральный закон от 30.03.99 № 52-ФЗ "О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения" (в ред. от 30.12.2006).

• Федеральный закон от 16.07.98 № 101-ФЗ "О государственном регулировании обеспечения плодородия земель сельскохозяйственного назначения" (в ред. от 22.08.2004).

• Федеральный закон от 19.07.97 № 109-ФЗ "О безопасном обраще­нии с пестицидами и агрохимикатами" (в ред. от 16.10.2006).

• Федеральный закон от 10.01.96 № 4-ФЗ "О мелиорации земель" (в ред. от 18.12.2006).

• Федеральный закон от 14.03.95 № ЗЗ-ФЗ "Об особо охраняемых природных территориях" (в ред. от 23.03.2007).

• Федеральный закон от 23.02.95 № 26-ФЗ "О природных лечебных ре­сурсах, лечебно-оздоровительных местностях и курортах" (в ред. от 29.12.2006).

• Закон РФ от 21.02.92 № 2395-1 "О недрах" (в ред. от 25.10.2006).

• Постановление Правительства РФ от 31.03.2003 № 177 "Об орга­низации и осуществлении государственного мониторинга окружающей среды (государственного экологического мониторинга)".

• Положение "О государственном контроле за охраной атмосферного воздуха" (утв. Постановлением Правительства РФ от 15.01.2001 № 31).

• Постановление Правительства РФ от 28.11.2002 № 847 "О порядке ограничения, приостановления или прекращения выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и вредных физических воздействий на атмосферный воздух".

• Положение об осуществлении государственного контроля и надзора за использованием и охраной водных объектов", утв. Постановлением Правительства РФ от 25.12.2006 № 801.

• Постановление Правительства РФ от 02.03.2000 № 183 "О норма­тивах выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и вредных физических воздействий на него" (в ред. от 14.04.2007).

• Положение "О порядке согласования с органами Госгортехнадзора России проектной документации на пользование участками недр", утв. Постановлением Госгортехнадзора РФ от 02.08.2002 № 49.

ЛИТЕРАТУРА

2. Акимова Т.А., Хаскин В.В. Экология. М.: ЮНИТИ, 1999.

3. Банников А.Г., Вакулин А.А. Основы экологии и охрана окружающей среды. М.: Колос, 1999.

4. Болин Б. Парниковый эффект. М., 1989.

5. Валова (Копылова) В.Д. Основы экологии. М., 2001.

6. Варламов А.А., Хабаров А.В. Экология землепользования и охрана природных ресурсов. М.: Колос, 1999.

7. Владимиров В.А., Измалков В.И. Катастрофы и экология. М., 2000.

8. Келлер А.А., Кувакин В.И. Медицинская экология. СПб., 1999.

9. Коробкин В.И., Передельский JI.B. Экология. Ростов н/Д: Феникс, 2001.

10. Кузнецова Н.А. Хрестоматия по общей экологии. М.: МНЭПУ, 2001.

11. Маврищев В.В. Основы общей экологии. М., 2000.

12. Мазитов К.У. Экология и природопользование. Саратов: Научная книга, 2002.

13. Мазур И.И., Молдаванов О.И. Курс инженерной экологии. М.: Высшая школа, 1999.

14. Мизун Ю.В., Мизун Ю Г. Тайны будущего. М.: Вече, 2000.

15. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. М.: Фаир, 1998.

16. Перусов Э.С. Экология и экономика природопользования. М.: Закон и право, ЮНИТИ, 1991.

17. Петров КМ. Общая экология. СПб., 1998.

18. Пехов А.П. Биология с основами экологии. СПб.: Лань, 2001.

19. Протасов В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России. М.: Финансы и статистика, 1999.

20. Реймерс Н.Ф. Природопользование. М.: Мысль, 1990.

21. Степановский А.С. Охрана окружающей среды. Курган: ГИПП "Зауралье", 1998.

22. Степановский А.С. Общая экология. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.

23. Черников В.А., Алексахин P.M. Агроэкология. М.: Колос, 2000.

24. Шилов И.А. Экология. М.: Высшая школа. 2000.