4.7. Методы и средства снижения техногенного воздействия на ландшафт и почву

Методы и средства снижения техногенного воздействия на ландшафт должны строиться с учетом естественного самоочищения почв от такого воздействия. Особые требования предъявляются к определению плодородия почв, их снятию, транспортировке, хранению и отсыпке, применению удобрений и культур микроорганизмов с повышенной деструкционной активностью в отношении углеводородов (усваиваемых штаммов) в сочетании с добавлением в почву минеральных питательных веществ.

В целях предотвращения ущерба окружающей среде, связанного с ее загрязнением, предусматриваются специальные мероприятия, направленные на предотвращение или уменьшение негативных последствий механического воздействия на почвенно-растительный покров или его химического загрязнения. Основные приемы в решении данной проблемы сводятся к снижению до минимума числа и размеров промышленных площадок, дорожных путей, сокращению, локализация и утилизация отходов производства.

В нефтедобывающей промышленности применение кустового бурения, наклонно-направленных скважин и безамбарной технологии позволяет сократить общее число дорог, трубопроводов и размеры буровых площадок, отказаться от строительства амбаров-отстойников.

Библиографический список

1. Венецианов Е. В. и др. Экологический мониторинг: шаг за шагом. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2003. – 252 с.

2. Промышленная экология. Экологические проблемы основных производств: учеб. пособие / В.А. Зайцев, Н.А. Крылова. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2002. – 175 с.

3. Родионов А.И., Клушин В.Н., систер В.Г.. Технологические процессы экологической безопасности: Учебник для вузов:– Калуга: Бочкарева, 2007. – 799 с.

4. Тихонова И.О. Почвы: антропогенное воздействие и экологический мониторинг: учеб. пособие – М.: ДеЛи принт, 2006. – 74 с.

Глава 5. Ресурсо- и энергоэффективность. Принципы создания малоотходных производств

5.1. Энерго- и ресурсоэффективность

Эффективное использование природных ресурсов, их сбережение предполагает максимально возможное ограничение и сокращение объемов добычи полезных ископаемых с целью не только максимального же сохранения их запасов в недрах для последующих поколений людей, но и возможно более полного удовлетворения потребностей живущего поколения. Сбережение природных ресурсов означает также сведение до минимума вреда, причиняемого людям, природе всеми видами отходов производства и потребления. При этом будет достигаться выраженный экологический эффект вследствие сокращения количества образующихся и увеличения доли перерабатываемых промышленных отходов.

Поэтому необходимо создание технологий, по которым большая часть природных ресурсов, вовлекаемых в хозяйственный оборот, должна будет преобразовываться в полезную продукцию.

Обеспечение высокой энерго- и ресурсоэффективности и создание современных производств является мощным инструментом предотвращения и контроля воздействия на окружающую среду не только вредных веществ, но и других факторов, неразрывно связанных с производственными процессами.

5.1.1. Нормативы допустимых физических воздействий на окружающую среду

Нормативы допустимых физических воздействий на окружающую среду устанавливаются для каждого источника такого воздействия исходя из нормативов допустимой антропогенной нагрузки на окружающую среду, нормативов качества окружающей среды и с учетом влияния других источников физических воздействий. Понятие «нормативы физического воздействия» в данном случае включает нормативы допустимых уровней шума, вибраций, магнитных полей, ионизирующих излучений, тепловых и иных физических воздействий на окружающую природную среду.

Электромагнитные поля и излучения. Энергию электромагнитного поля переносят электромагнитные волны. Электромагнитный спектр включает в себя как ионизирующее излучение (космические, гамма- и рентгеновские лучи), так и неионизирующее излучение (ультрафиолетовые лучи, видимый свет, инфракрасные лучи, микроволны, радиоволны).

Световые факторы. Определенная часть электромагнитного спектра, относящаяся к оптической области неионизирующей радиации, является светом. Световой режим играет важную роль в жизни практически всех организмов. Световое загрязнение представляет собой вид физического воздействия на окружающую среду, обусловленного периодическим или продолжительным превышением уровня естественного светового фона.

Воздействие ультрафиолетового излучения может приводить к подавлению иммунитета, воспалению роговицы и век, к развитию катаракты, меланом и рака кожи.

Влияние электромагнитных полей (ЭМП) и излучений на живые организмы. Частотный электромагнитный спектр 1·10⁵ – 3·10¹¹ Гц подразделяется на отдельные диапазоны: радиочастоты (100 кГц – 300 МГц), ультравысокие частоты (ультракороткие волны 30 – 300 МГц) и сверхвысокие частоты (микроволны) (300 МГц – 300 ГГц).

Электромагнитная обстановка окружающей среды в современных условиях является важным фактором и в ряду потенциально опасных антропогенных воздействий занимает одно из первых мест. Несмотря на то что антропогенные электромагнитные поля и излучения – относительно недавно возникший экологический фактор (100 лет), сегодня электромагнитное облучение населения в десятки тысяч раз превышает естественный фон и представляет большую опасность для здоровья населения, особенно в условиях городов-мегаполисов.

Количество разнообразных источников электромагнитного загрязнения в последние десятилетие значительно увеличилось. Это высоковольтные линии электропередачи, радио- и телевизионные передающие центры, ретрансляторы, бытовая техника, видеотерминалы, некоторые виды медицинского оборудования.

Экспериментальные данные как отечественных, так и зарубежных исследователей свидетельствуют о высокой биологической активности ЭМП во всех частотных диапазонах. На биологическую реакцию экосистемы, включая человека, влияют следующие параметры ЭМП: интенсивность и частота излучения; продолжительность облучения; модуляция сигнала; сочетание частот ЭМП, периодичность действия. Сочетание вышеперечисленных параметров может иметь существенно различающиеся последствия для реакции облучаемого биологического объекта.

Основная доля мощности антропогенного электромагнитного излучения приходится пока на ЭМП относительно низких уровней и на сравнительно низкие частоты. Гораздо более опасным является высокочастотное излучении сантиметрового диапазона, используемое в сотовых мобильных и радиотелефонах и СВЧ-печах.

Механизмы воздействия ЭМП на клетки и ткани живых организмов чрезвычайно сложны и до конца не изучены. Однако в настоящее время уже установлено, что в результате влияния электромагнитных полей в биологических тканях происходит ядерно-магнитный резонанс, который может приводить к изменению структуры клеточных мембран. Кроме того, активность некоторых важных биологических ферментов в организме человека в зависимости от напряженности электромагнитного поля может увеличиваться, а ряда других – снижаться.

Под действием электромагнитного излучения в тканях организма происходят сложнейшие физико-биологические процессы, которые могут явиться причинной нарушения нормального функционирования отдельных органов и организма в целом, появления нарушений вегетативно и центральной нервной системы, ослаблений иммунитета, нарушения поведенческих реакций, нейроэндокринных изменений.

Воздействие радионуклидов и ионизирующих излучений. Жизнь на Земле зародилась и развивалась в присутствии радиации. Радиация – один из самых древних природных факторов. Уровни естественного радиационного фона на планете изменяются в довольно широких пределах, в среднем составляя для человека 2,4·10^-3 Зв в год.

Зиверт – единица эквивалентной дозы излучения в СИ. Названа по имени шведского ученого Г. Р. Зиверта (Siewert). Обозначение – Зв. 1 Зв = 1 Дж/кг.

Все живые организмы не только приспособлены к воздействию радиационного фона, но и в значительной степени им сформированы. В результате наблюдений за населением отдельных регионов Земли с уровнем естественного радиационного фона, во много раз превышающем средние значения (до 250·10^-3 Зв на территории Бразилии), не были обнаружены какие-либо неблагоприятные влияния на здоровье живущих там людей.

Естественный радиационный фон складывается в основном из космического облучения (примерно 17 % от суммарной дозы облучения за счет естественного радиационного фона) и земной радиации (более 60 %) обусловленной содержанием радиоактивных изотопов в породах и почвах.

За последние несколько десятилетий в жизнь человека в дополнение к природным вошли техногенные источники радиации, связанные с возрастающим использованием ядерных технологий в медицине, промышленности и энергетике. Индивидуальные дозы, получаемые разными людьми от техногенных источников, сильно различаются, хотя в большинстве случаев сравнительно невелики.

Так, средние уровни облучения, обусловленные медицинским диагностическим использованием источников излучения, в развитых странах приблизительно эквивалентны 50 % глобального среднего уровня радиационного фона.

В течение последних 50 лет каждый человек подвергался облучению от радиоактивных осадков, образовавшихся в результате многочисленных (543) испытаний ядерного оружия в атмосфере (прекращены в 1980 году). Дополнительным фактором, повлекшим за собой выпадение радиоактивных веществ, стала авария Чернобыльской АЭС в 1986 году. Влияние испытаний ядерного оружия после 1980 года оценивается специалистами примерно на уровне 0,005·10^-3 Зв/год, что на три порядка ниже, чем уровни естественного радиационного фона.

Предприятия ядерной промышленности и энергетики размещены на территории высокоразвитых стран и создают еще один источник техногенного облучения. Радиоактивные выбросы атомных станций и предприятий ядерной промышленности регулируются очень жесткими нормативами и поэтому практически не изменяют природный фон (0,0002·10^-3 Зв/год) и содержание радионуклидов в окружающей среде.

Необходимо отметить, что радиационное воздействие значительно повышается в аварийных ситуациях. Так, в результате аварии на Чернобыльской АЭС общая площадь радиоактивного загрязнения земель лесного фонда на территории России до сих пор составляет 1,4 млн га.

В настоящее время допустимой дозой облучения населения считается 1·10^-3 Зв, на два и более порядков ниже доз, при которых наблюдаются случаи проявления негативных эффектов на здоровье человека.

Еще один важный источник радиоактивного облучения – радон – продукт распада повсеместно распространенного радия, заметные количества которого обнаруживаются в различных помещениях, особенно на нижних этажах жилых зданий. Источником радона служат кирпич и бетон, но главным образом – земля под строением. Радон проникает в строение вместе с воздухом, втягивающимся из почвы через микротрещины вследствие различий давления и температуры внутри и вне здания («эффект дымохода»). Поскольку население развитых стран примерно 80 % времени проводит внутри жилых и производственных помещений, где содержание радона повышено, некоторые строения оказываются непригодными для использования, так как живущие в «неблагоприятных домах» имеют в 10 раз большую вероятность заболевания раком. Причиной возникновения раковых заболеваний в таких помещениях принято считать кумулятивные эффекты облучения, вызванные радоном. В то же время облучение радоном в малых дозах успешно применяется в медицине (радоновые ванны) для излечения многих хронических заболеваний.

Вибрационное и шумовое загрязнение. Шум представляет собой комплекс звуков, вызывающих неприятные ощущения. Различают низкочастотные, или инфразвуковые (1 – 16 Гц), средние (16 – 20000 Гц) и высокие, или ультразвуковые, колебания (свыше 20000 Гц).

Область слышимых звуков, воспринимаемых человеческим ухом и лежащих между порогами слышимости и болевыми ощущениями, равна 130 дБ. Громкость звука определяется амплитудой колебаний, а высота – их частотой. Шум, или звуковое загрязнение, воспринимаемое человеческим ухом в качестве помех, принято подразделять на низкочастотный (ниже 350 Гц), среднечастотный (в диапазоне от 350 до 800 Гц) и высокочастотный) (свыше 800 Гц). Шум всегда существует в природе, полное его отсутствие вызывает гнетущее ощущение у человека. Однако в наши дни шумовое загрязнение стало одной из самых серьезных проблем окружающей среды. Основные источники антропогенных шумов – автомобильный, воздушный, рельсовый транспорт, промышленные предприятия. Наибольший шум отмечен на улицах крупных городов, причем уровень уличных шумов определяется интенсивностью, скоростью и характером транспортного потока.

Реакция на шум со стороны нервной системы, по данным Всемирной организации здравоохранения, начинается уже с уровня 40 дБ, а при 70 дБ наблюдаются глубокие расстройства вплоть до психического заболевания, изменения показателей зрения, слуха, крови. У людей, проживающих вблизи автомагистралей и автотрасс, под шумовым воздействием отмечаются изменения состояния звукового анализатора, нервной и сердечно-сосудистой систем, установлена повышенная заболеваемость. Продолжительный шум приводит к снижению работоспособности человека и повышению стрессового состояния.

Небольшие шумовые воздействия (около 35 дБ) могут вызвать нарушения сна. Раздражающее действие на вегетативную нервную систему наблюдается при уровне шума 55 – 75 дБ. Шум более 90 дБ вызывает постепенное ослабление слуха, сильное угнетение или, наоборот, возбуждение нервной системы. Кратковременное действие шума силой более 120 – 130 дБ может привести к повреждению органов слуха.

Инфразвуком называются звуковые колебания с частотой ниже 16 Гц. В естественных природных условиях возникновение инфразвука – явление относительно редкое. Инфразвук наблюдается при извержениях вулканов, сильных штормах, землетрясениях. Звук такой низкой частоты вызывает резонанс во внутренних органах человека. При этом происходит трансформация механической энергии звуковых колебаний в тепловую, что приводит к резкому изменению биохимических и биоэлектрических процессов, к различным болевым и неприятным ощущениям. Существует предположение, что именно инфразвуковые колебания, наблюдаемые в некоторых зонах (например, в области «Бермудского треугольника»), являются причиной исчезновения кораблей, самолетов, людей.

Ультразвук – это звуковые волны с частотами выше 20 кГц. Акустическая энергия ультразвука может трансформироваться в другие виды энергии и вызывать различные химические и биоэлектрические процессы путем термальных реакций, стресса или включения так называемого кавитационного механизма.

Кавитация – образование полостей в жидкости с последующим резким разрушением этих полостей, сопровождающимся гидравлическими ударами.

Источниками ультразвука служат многие измерительные приборы (для измерений плотности, эластичности, температуры, размеров мелких объектов, утечки газа и т.п.), промышленные установки (для процессов сушки, чистки, стерилизации, эмульгирования, экстракции, полировки и т.п.), а также приборы медицинской диагностики и терапии.

Ультразвук нарушает процессы синтеза белка и нуклеиновых кислот, повреждает клеточные мембраны. Ультразвуковые волны разрушают бактерии, вирусы и фаги, оказывают дезинтегрирующее действие на растительные и животные клетки, многоклеточные организмы. В экспериментах с животными (мыши, крысы) ультразвук оказывал влияние на репродуктивную функцию, вызывал аномалии развития плода. В культурах клеток ультразвук может индуцировать хромосомные изменения и мутагенез. Таким образом, хотя ультразвук человеком субъективно не воспринимается, он разрушительно действует на его здоровье.

Вибрация – одна из форм физического загрязнения среды, представляющая собой сложный колебательный процесс с широким диапазоном частот. Так же, как и шум, вибрация измеряется в логарифмических единицах уровней мощности – децибелах. Источники вибрации – транспорт, инженерное оборудование, промышленные установки. Установлено, что вибрация отрицательно влияет на иммунную, сердечно-сосудистую, репродуктивную системы и на состав крови человека и способна вызывать вибрационную болезнь.

Температура окружающей среды – один из важнейших абиотических факторов, обеспечивающих жизнедеятельность и нормальное существование растений и животных. Особенно заметно влияние температуры на такие жизненно важные процессы, как фотосинтез, обмен веществ (метаболизм), двигательная активность, размножение организмов.

Тепловым загрязнением называется остаток тепла от сжигания топлива, не использующийся по прямому назначению (например, для обогрева) и попадающий в окружающую среду (гидросферу и атмосферу).

Тепловое загрязнение – это одна из форм физического загрязнения, происходящего в результате повышения температуры среды, в основном, в связи с промышленным выбросом нагретого воздуха, отработанных газов и теплых вод. Подобное загрязнение возникает также как вторичный результат изменения химического состава среды в результате парникового эффекта. К негативным экологическим последствиям могут привести и «тепловые отходы», выделяющиеся при получении и переработке электрической энергии.

Источниками теплового загрязнения являются электростанции с охлаждением открытого типа (когда нагретая вода из систем охлаждения поступает в водоем), теплотрассы и подземные газопроводы.

Тепловое загрязнение может не вызывать прямого негативного эффекта у живых организмов (т.е. не приводить к гибели организма), а иметь отдаленные последствия в виде снижения репродуктивности особей и популяций (способности оставлять жизнеспособное потомство) и уменьшения продолжительности жизни. Тепловое загрязнение нередко ведет к упрощению водных экосистем, снижению их биоразнообразия.