3. Факторы загрязнения окружающей среды: классификация, основные свойства и особенности

Загрязнение окружающей среды – любое внесение в экологическую систему несвойственных ей живых или неживых компонентов, физических или структурных изменений, прерывающих или нарушающих процессы круговорота и обмена веществ, потоки энергии [2, 4].

Загрязнение окружающей среды можно классифицировать по нескольким признакам [2, 4, 7, 9]:

1. по природе происхождения на:

• природное (вызванное естественными, часто аномальными, процессами в природе);

• антропогенное (связанное с деятельностью человека);

2. по масштабу загрязнения на:

• локальное (загрязнение города или какой-либо его части);

• региональное (загрязнение промышленных регионов);

• глобальное (распространяется на огромные расстояния и оказывает влияние на биосферные процессы в целом на Земле);

3. по месту возникновения (промышленное, эксплуатационное, сельскохозяйственное);

4. по компоненту загрязнения на:

• загрязнение космоса,

• загрязнение компонентов биосферы (атмосферы, гидросферы, почвы),

• антропогенных компонентов (городской среды, внутриквартирное);

5. по виду загрязнителя на:

• химическое (поступление твердых, жидких или газообразных загрязняющих веществ в атмосферный воздух, воду, почву):

а) газообразные загрязняющие вещества (оксиды углерода СО и СО₂, оксиды азота NO_x, диоксид серы SO₂, соединения хлора, фтора и прочие);

б) твердые частицы (различные виды пыли);

в) жидкие загрязняющие вещества;

• физическое (загрязнение физическими полями компонентов окружающей среды):

а) тепловое, возникающее в результате повышения температуры окружающей среды, в первую очередь атмосферы;

б) световое, происходящее при ухудшении естественной освещенности местности под воздействием искусственных источников света;

в) акустическое, являющееся следствием возникновения антропогенных шумов и вибрации;

г) электромагнитное, вызванное изменением электромагнитных свойств среды от линий электропередач, радиотелевидения, работы некоторых промышленных установок;

д) радиоактивное, связанное с повышением уровня поступления радиоактивных веществ в атмосферу;

• биологическое (размножение болезненных бактерий и вирусов).

Существуют также классификации по агрегатному состоянию загрязнителей, по воздействию загрязнителей на человека, животных, растения. Но ни одна классификация не может быть использована в чистом виде, так как одни факторы накладываются на другие, свойства в разных ситуациях проявляются различно, поэтому классификации обычно применяют в комбинированном виде [4].

Загрязнителем может быть любой физический агент, химическое вещество или биологический вид (в основном микроорганизмы), попадающие в окружающую среду или образующиеся в ней в количествах выше естественных [4].

В качестве примера применения классификации по виду загрязнителя рассмотрим загрязнение атмосферного воздуха.

Химическое загрязнение атмосферы представлено [4, 7]:

1. газами, среди которых наиболее распространенными являются:

• угарный газ СО, образуется при неполном сгорании органического топлива, при различных технологических процессах в металлургии, на нефтеперегоночных заводах, при работе двигателей внутреннего сгорания. Препятствует адсорбированию кровью кислорода, вызывая тем самым сонливость, ослабление мыслительных способностей, головокружение, головную боль, и, в конечном итоге, удушье.

• углекислый газ СО₂ – продукт полного сгорания органического топлива в различных отраслях промышленности, один из основных (по массе) «парниковых газов».

• оксиды азота NO, NO₂, NO₃, N₂O, N₂O₅ образуются при работе двигателей внутреннего сгорания, реактивных двигателей, на предприятиях химической промышленности. Вызывают кислотные дожди, входят в состав смога.

• диоксид серы SO₂, образуется при сжигании сульфидных руд, различных видов органического топлива, содержится в выхлопных газы автотранспорта. Вызывает «кислотные дожди», участвует в образовании смога.

• озон О₃, содержится в выхлопных газах автотранспорта, образуется в результате фотохимических реакций в атмосфере. Он раздражает слизистую оболочку органов дыхания, вызывает кашель, нарушает работу легких, обостряет хронические заболевания сердца.

• фреоны (хлорфторуглероды) применяются в холодильниках, аэрозолях, кондиционерах. Искусственно получены в 20-х годах 20-го века. В стратосфере под действием солнечной радиации фреоны разлагаются и разрушают озоновый слой Земли:

CF₂Cl₂ → CF₂Cl + Cl

Cl + O₃ → ClO + O₂

C1O + O → C1 + O₂

В результате подобной цепной реакции 1 атом хлора может уничтожить 10 тысяч молекул озона.

2. твердыми частицами, среди которых наиболее распространенными являются:

• пыль, образующаяся при добыче, переработке и транспортировке полезных ископаемых, переработка сыпучих материалов, ветровой эрозии.

• фосфаты, источником которых является производство синтетических моющих средств, фосфорные удобрения. Это приводит к химическому загрязнению водоемов, цветению воды.

• свинец, содержащийся в выхлопных газах двигателей внутреннего сгорания, образующийся при производстве свинцовых руд. Влияет на кровеносную и нервную систему, вызывает головную боль., обладает кумулятивным действием на организм человека.

• твердые углеводороды, содержащиеся в выхлопных газах автотранспорта. Наиболее опасен бенз(а)пирен C₂₀H₁₂., который образуется при нарушении процессов горения и неоднородности топливно-воздушной смеси, содержится в асфальтовых смолах. Это канцерогенное вещество.

• ртуть, источником которой является сгорание ископаемого топлива, отходы лакокрасочной промышленности. Накапливается в организме, нарушает деятельность нервной системы, вызывает отравление.

3. загрязнителями в жидком состоянии

Это в основном нефть и продукты ее переработки. При транспортировке нефти по морю и суше, при авариях танкеров на море и трубопроводов происходит загрязнение нефти углеводородами.

Мероприятия по снижению химического загрязнения атмосферного воздуха рассмотрены во 2 главе настоящего пособия.

К физическому загрязнению атмосферы относят акустическое загрязнение, электромагнитное загрязнение, радиоактивное и другие виды загрязнения [4, 9].

Шумом называется комплекс звуков, беспорядочно меняющихся во времени. Физическое понятие о звуке охватывает как слышимые, так и неслышимые колебания упругих сред. Акустические колебания в диапазоне 10 Гц – 20 кГц, воспринимаемые человеком с нормальным слухом, называются звуковыми. Акустические колебания с частотой менее 16 Гц называются инфразвуковыми, выше 20 кГц – ультразвуковыми. Для целей измерения звука принято использовать относительные логарифмические единицы – децибелы (дБ), называемые уровнем интенсивности. Ухо человека воспринимает звуки, уровень интенсивности которых расположен в пределах 0 – 140 дБ над пороговым нулевым шумом, причем верхняя граница соответствует порогу болевого ощущения [4].

Шум является общебиологическим раздражителем, действующим на структуру головного мозга, нарушает периферическое кровоснабжение, повышает артериальное давление. Шумовое антропогенное воздействие отрицательно влияет на все живые организмы. В литературе имеются данные, что интенсивное звуковое воздействие приводит к снижению удоев у коров, яйценосности у кур, потере ориентации у пчел, преждевременной линьке у птиц, а также к запаздыванию прорастания семян.

К основным мероприятиям по защите от шума относят [4, 9]:

• защитные экраны, отражающие звуковые волны;

• зонирование застройки (например, к проезжей части выносятся учреждения, являющиеся экранами для жилых домов);

• создание полос зеленых насаждений (поглощают шум);

• применение пористых материалов в стенах и перекрытиях, которые гасят звуковые волны.

Инфразвук имеет частоту звуковых колебаний менее 16 Гц . Инфразвук поражает все виды интеллектуальной деятельности человека, вызывает чувство тревоги , страха. Естественными источниками инфразвука могут быть морские штормы, землетрясения, ураганы, антропогенные источники – тяжелый транспорт, работа компрессоров, турбин, вентиляторов, крупных машин и механизмов. Защитой от инфразвука служат механические преобразователи инфразвуковых волн, глушители реактивного типа [4].

Электромагнитные излучения представляют собой колебания электрических и магнитных полей, распространяющиеся в мировом пространстве со скоростью света. Организм человека, находящегося в электромагнитном поле, поглощает его энергию, и в тканях возникают высокочастотные токи с образованием теплового эффекта. Под действием поля возникает нарушение электрофизических процессов в организме в центральной нервной системе, сердечно-сосудистой системе, щитовидной железе и т.д. Последствием является нарушение обмена веществ [4].

Защита от электромагнитных полей включает [4, 9]:

• организацию санитарно-защитных зон (мощность электромагнитного поля резко падает с расстоянием);

• создание полос зеленых насаждений (растения поглощают электромагнитные волны);

• защиту строительными конструкциями (материалы стен и перекрытий поглощают электромагнитные волны).

• заземление машин и механизмов.

Радиоактивным загрязнением называется превышение естественного радиационного фона земли, вызванное как природными причинами, так и антропогенной деятельностью человека. Естественный радиационный фон Земли образован на 30% космическими лучами и на 70% излучением рассеянных радиоактивных элементов. Естественный радиационный фон земли безвреден для человека, вредное влияние оказывает ионизирующее излучение (любой вид излучения, в результате которого образуются ионы). Ионизирующее излучение имеет место при распаде атомных ядер некоторых нестабильных химических элементов, которые называются радионуклидами [4].

Человек во время жизни может подвергаться внешнему облучению (естественное космические излучение и утечка радиации при авариях и испытаниях) и внутреннему облучению (создается радиоактивными элементами, попадающими внутрь с пищей, воздухом, водой). Радиационные эффекты принято делить на две группы – соматические (проявляются в форме острой и хронической лучевой болезни, локальных лучевых повреждений, например, ожогов, а также в виде отдельных реакций организма, таких как лейкоз, злокачественные опухоли, раннее старение организма) и генетические (могут проявиться в последующих поколениях) [4].

Для защиты от ионизирующего излучения необходимо увеличивать расстояние от источника излучения, экранировать излучения с помощью экранов и биологических защит, применять средства индивидуальной защиты [4, 9].

К биологическим загрязнителям атмосферного воздуха относят прежде всего производства, связанные с сельскохозяйственной деятельностью. При загрязнении атмосферного воздуха биогенными веществами у человека возникают аллергические реакции, риниты, астма [4].