8.2. Загрязнение окружающей среды

Загрязнение. Интегральный показа­тель последствий техногенеза — загряз­нение окружающей природной среды. Загрязнением в узком смысле считается привнесение в какую-либо среду новых, нехарактерных для нее физических, хи­мических и биологических агентов или превышение естественного среднемно-голетнего уровня содержания этих аген­тов в среде. Например, в «Толковом словаре по охране природы» (1995) да­ется такое определение: загрязнение — все то, что находится не в том месте, не в то время и не в том количестве, какое естественно для природы, что выводит ее системы из состояния равновесия и отличается от обычно наблюдаемой нормы. Загрязнение может быть вызва­но любым агентом (загрязняющим ве­ществом), в том числе самым чистым. Загрязнение может возникать как в ре­зультате естественных причин (природ­ное), так и под влиянием деятельности человека (антропогенное).

С экологических позиций загрязне­ние означает не просто привнесение чуждых компонентов. В любом случае объектом загрязнения является элемен­тарная структурная единица биосфе-

151

ры — биогеоценоз. Наличие чужерод­ных веществ обусловливает изменение эволюционно сложившихся режимов экологических факторов, что приводит к нарушению обменных и продукцион­ных процессов, а следовательно, и к па­дению продуктивности биогеоценозов в целом. Загрязнение представляет собой комплекс «помех» в экологических сис­темах, приводящий к их деградации.

С экологической точки зрения сущ­ность загрязняющих воздействий более адекватно отражает определение, при­водимое Г. В. Стадницким и А. И. Роди-оновым (1988): загрязнение окружаю­щей среды есть любое внесение в ту или иную экологическую систему (биогео­ценоз) несвойственных ей живых или неживых компонентов или структурных изменений, прерывающих круговорот веществ, их ассимиляцию, поток энер­гии, вследствие чего снижается продук­тивность данной экосистемы или она разрушается.

Заслуживает, разумеется, внимания и более широкое толкование термина «загрязнение», содержащееся в докладе комиссии Белого дома (США, 1965) «Чтобы восстановить качество окружа­ющей среды»: «Загрязнение есть небла­гоприятное изменение окружающей среды, которое целиком или частично является результатом человеческой дея­тельности, прямо или косвенно меняет распределение приходящей энергии, уровни радиации, физико-химические свойства окружающей среды и условия существования живых существ. Эти из­менения могут влиять на человека пря­мо или через сельскохозяйственные ре­сурсы, через воду или другие биологи­ческие продукты (вещества). Они также могут воздействовать на человека, ухуд­шая физические свойства предметов, находящихся в его собственности, усло­вия отдыха на природе и обезображивая ее саму»*.

По своей сути загрязнение является нежелательной потерей веществ, энер­гии, труда и средств, используемых при добыче и заготовке сырья и материалов, которые превращаются в безвозвратные отходы, рассеиваемые в биосфере. За-

* Цит. по: Рамал Ф. Основы прикладной эко­логии,—Л.: Гидрометеоиздат, 1981. С. 167.

грязнение становится причиной нео­братимого разрушения экологических систем, воздействует на глобальные фи­зико-химические параметры среды; в результате загрязнения происходит по­теря плодородных земель, падает про­дуктивность экологических систем и биосферы в целом; из-за загрязнения непосредственно или опосредованно ухудшается физическое и моральное со­стояние человека. В соответствии с ма­териалами Международной конвенции об оценке воздействия на окружающую среду в трансграничном контексте (1991) к экологически опасным огнесе-ны следующие виды производств и объектов:

атомная промышленность (установ­ки, предназначенные для производства обогащенного ядерного топлива, реге­нерации отработанного ядерного топ­лива или сбора, удаления и переработки радиоактивных отходов);

энергетика (атомные, гидравличес­кие и тепловые электростанции, круп­ные установки для сжигания топлива);

черная и цветная металлургия (уста­новки для доменного и мартеновского производств, предприятия черной и цветной металлургии, машинострои­тельные и металлообрабатывающие предприятия);

нефтехимия, нефте- и газопереработ­ка;

химическая промышленность (хими­ческие комбинаты, производство асбес­та, стекла, минеральных удобрений, пе-стицидовидр.);

добыча полезных ископаемых (вклю­чая нефть и газ);

транспортировка нефти и газа, про­дуктов их переработки;

производство целлюлозы, бумаги, картона;

транспортировка, хранение, утили­зация и захоронение токсичных и ядо­витых отходов;

производство, хранение, транспорти­ровка и уничтожение боеприпасов, взрывчатых веществ и ракетного топли­ва;

крупные склады для хранения не­фтяных, нефтехимических, химических продуктов, пестицидов;

строительство дорог, автострад, трасс для железных дорог дальнего со-

152

общения, аэропортов с длиной посадоч­ной полосы более 2 км;

сельскохозяйственные объекты (жи­вотноводческие комплексы и птице­фабрики, мелиоративные системы);

крупные водозаборы поверхностных и подземных вод;

крупные плотины и водохранилища, вырубка лесов на больших площадях;

легкая промышленность (фабрики по очистке, отбеливанию шерсти, коже­венные заводы, красильные фабрики).

Кроме указанных стационарных ис­точников возможных негативных воз­действий на окружающую природную среду несомненную экологическую опасность, особенно в больших городах, представляет автотранспорт, газовые выбросы которого, возрастая с каждым годом, составляют значительную долю поступающих загрязнений.

Классификация загрязняющих факто­ров. Загрязняющие факторы по физико-химическим параметрам подразделяют на механические, физические (энергети­ческие), химические и биологические. Механические источники загрязнения представлены инертными пылевыми ча­стицами в атмосфере, твердыми части­цами и разнообразными предметами в воде и почве. К химическим источникам загрязнения относятся газообразные, жидкие и твердые химические элементы и соединения, попадающие в атмосферу и взаимодействующие с компонентами окружающей природной среды. Физи­ческими (энергетическими) источника­ми загрязнения являются тепло, шум, вибрации, ультразвук, видимые, инфра­красные и ультрафиолетовые <асти спектра световой энергии, электромаг­нитные поля, ионизирующие излучения. Биологические загрязнения связаны с различными видами организмов, по-

явившихся при участии человека и при­чиняющих вред ему самому или живой природе. Сравнительно недавно к заг­рязнениям начали относить нарушение природных ландшафтов и пейзажей, ур­банизацию и т. п.

Ф. Рамад (1981), обращая внимание на то, что ни одна классификация заг­рязнений не может быть достаточно' удовлетворительной из-за многочис­ленности критериев, по которым ее можно осуществлять, также выделяет физические, химические и биологичес­кие загрязнения и эстетический вред.

В свете современных представлений наиболее содержательной является классификация загрязнений экологи­ческих систем, основанная на систем­ном подходе (Стадницкий, Родионов, 1988) (рис. 8.1). Под ингредиентным загрязнением понимают совокупность веществ, количественно или качествен­но чуждых естественным биогеоцено­зам. Параметрическое загрязнение зак­лючается в изменении качественных па­раметров окружающей природной сре­ды. Биоценотическое загрязнение связано с воздействием на состав и структуру популяций живых организ­мов. Стациально-деструкционное заг­рязнение представляет собой измене­ние ландшафтов и экологических сис­тем в процессе природопользования и определяется интенсивностью транс­формации естественных систем.

Рассматривая проблему загрязнений, нельзя не учитывать распространение их в природных средах (рис. 8.2). Перенос загрязнений, разумеется, возможен не только в одном направлении, как показа­но на рисунке, но и в противоположном.

Возможные формы перехода (мигра­ции) загрязняющих веществ между при­родными средами (Израэль, 1984):

Природные среды Атмосфера — атмосфера

Атмосфера — гидросфера

Атмосфера — поверхность

суши

Атмосфера — биота

Гидросфера — атмосфера

Гидросфера — гидросфера Гидросфера — поверхность суши (дно рек, озер)

Возможная форма перехода (миграции) загрязняющих веществ

Перенос в атмосфере, характерный Для большинства загрязняющих веществ

Осаждение (вымывание) атмосферных загрязнений на водную повер­хность

Осаждение (вымывание) атмосферных загрязнений на земную повер­хность (на сушу)

Осаждение загрязнений на поверхность насаждений с последующей ассимиляцией (внекорневое поступление загрязнений в биоту) Испарения из воды в атмосферу (например, нефтепродуктов, соеди­нений ртути)

Перенос (распространение) загрязнений в водных системах Переход из воды в почву (фильтрация, «самоочищение», осаждение на дно водоемов)

153

ЗАГРЯЗНЕНИЕ "[

Прочие формы, свя­занные с разруше­нием и преобразо­ванием экосистем

Микробио­логические препараты

ПАРАМЕТРИЧЕСКОЕ

СТАДИАЛЬНО-ДЕСТРУКЦИОННОЕ

Рис. 8.1. Классификация загрязнения экологических систем (Стадннщшй, Родионов, 1988)

Гидросфера — б пата

Поверхность суши — атмо­сфера

Поверхность суши — гидро­сфера

Поверхность суши — повер­хность суши

Поверхность суши — биота 6 йота — атмосфера Биота — гидросфера Биота — поверхность суши

Биота — биота

Переход из поверхностных вод в биоту (наземные « водные экосисте­мы, поступление в организм животных и человека с питьевой водой) Переход с поверхности суши, почвы в атмосферу (выветривание, ис­парение, перенос пыли)

Смыв загрязнении с суши во время снеготаяния, с осадками, времен­ными водотоками

Миграция в почве, ледниках, снежном покрове (проникновение заг­рязнений на разные глубины)

Поступление загрязнений в растительность через корни Испарения из биоты (малозначимые)

Попадание загрязнений из биоты в воду после гибели организмов¹ Попадание загрязнений из биоты в почву, главным образом после ги­бели организма Миграция по пищевым цепям

Зная различные формы перехода заг­рязняющих веществ, можно оценивать вероятное распространение техногенных

воздействий в окружающей природной среде. При этом важно учитывать основ­ные виды загрязнений и их источники:

Вид загрязнений

Галогенсодержащие соединения Металлические частицы Углеводороды СО,, 5О„ N0, N0,

Активный ил

Зола, шлак

Металлы

Мусор

Пластмассы, органические вещества

Радионуклиды

Целлюлоза и бумага

Взвешенные частицы

Ионы тяжелых металлов

Красители, фенолы

Легкоусвояемые и биогенные вещества

Лигнины

Минеральные соли

Нефтепродукты

Органические растворители

Пестициды

Радиоактивные

Синтетические поверхностно-активные

вещества

Тепло

Отрасль промышленности, для которой характерен указанный вид загрязнений

Воздух

Химическая, холодильная Металлургическая, горнодобывающая Тепловая энергетика, транспорт Тоже

Почва

Городские станции биологической очистки

Энергетическая, металлургическая

Металлургическая, химическая

Коммунально-бытовое хозяйство, городское хозяйство

Химическая

АЭС, военная

Целлюлозно-бумажная, коммунально-бытовое хозяйство

Вода

Коммунально-бытовое хозяйство

Горнодобывающая, машиностроительная

Текстильная

Сельское хозяйство, городское хозяйство

Целлюлозно-бумажная

Химическая

Нефтелобывающая.нефтеперерабатывающая

Химическая Сельское хозяйство АЭС, военная Городские стоки

Энергетическая (АЭС, ТЭЦ, ГРЭС)

Рис. 8.2. Распространение загрязнений в природ­ных средах и пиоте (Израэ.чь, 1984)

Для характеристики различных не­благоприятных воздействий применяют стресс-индексы загрязняющих веществ, отражающие меру экологической опас­ности:

Стресс-и идеке

Загрязняющие факторы

Пестициды НО

Тяжелые металлы 135

Транспортируемые отходы АЭС 120

Твердые токсичные отходы 120 Взвешенные металлы и металлургии 90

Неочищенные сточные воды 85

Диоксид серы 72

Раачивы нефти 72

155

Химические удобрения 63

Органические бытовые отходы 48

Оксиды азота 42 Хранилища радиоактивных отходов 40

Городской мусор 40

Фотохимические оксиданты 18

Летучие углеводороды в воздухе 18

Городские шумы 15

Оксид углерода 12

Последствия техногенеза. Агроэколо-гические системы, ставшие неотъемле­мой составной частью современной биотехносферы, испытывают, как и ес­тественные ценозы, постоянные техно-генные воздействия, подвергаются вли­янию различных загрязнений локально­го, регионального и глобального харак­тера. Как отмечалось, загрязнения представляют собой систему помех, на­рушающих процессы массо- и энерго­обмена. В агроэкологических системах это проявляется в изменении количе­ственных и качественных характерис­тик составляющих их природных ком­понентов, снижении устойчивости и па­дении продуктивности возделываемых культур. В результате усложняется (и подчас существенно) достижение целе­вой функции — стабильного производ­ства сельскохозяйственной продукции.

Простейшим примером формирова­ния и последующего проявления техно-генных процессов может служить рису-

нок 8.3. В районе источника интенсив­ных газопылсвых выбросов по степени деградации растительного покрова от­четливо выделяются зоны: с отсутствием растительности или сильным ее угнете­нием (зона «техногенной пустыни»); среднего угнетения; слабого угнетения и неповрежденная (фоновая). В рассмат­риваемой ситуации общая площадь заг­рязнения почв и растений составила около 19тыс. га, из них примерно 1,7 тыс. га приходилась на зону очень сильного угнетения.

И. Н. Лозановская с соавт. (1998), говоря о загрязнении атмосферного воздуха и почв, нарушении и даже пол­ном уничтожении естественных фито-ценозов, возможном изменении флори­стического состава разных типов расти­тельности, образовании техногенных геохимических провинций и т.д. под влиянием газопылевых выбросов, обра­щают внимание на то, что зона актив­ного загрязнения может простираться на 5...10 км, а нередко и на несколько десятков километров. Так, в зоне дей­ствия предприятий Норильского горно-металлургического комбината значи­тельные изменения состояния и состава естественного фитоценоза обнаружива­ются на расстоянии до 60...70 км от ис­точника техногенных выбросов.

Очень сильно угнетенный

Сильно угнетенный

Средне угнетенный

Слабо у гнетенный

Фоновый

Населенные пункты Источник загрязнения

156

Рис. 8.3. Состояние растительного покрова в районе предприятий цветной металлургии