последнее время вы все чаще слышите о глобализации (от англ. - мировой,

всемирный), которая означает резкое расширение и углубление взаимосвязей и

взаимозависимостей между странами, народами и отдельными людьми.

Глобализация охватывает сферы политики, экономики, культуры. А в основе

• - деятельность политических, экономических союзов, ТНК, создание глобального информационного пространства, глобального финансового капитала. Однако пока еще выгодами глобализации в наибольшей мере может воспользоваться только «зо-лотой миллиард» - так называют жителей высокоразвитых постиндустриальных стран Запада, общая численность населения которых приближается к 1 млрд. Имен-но такое неравенство вызвало к жизни массовое движение антиглобалистов.

С процессом глобализации тесно связано и возникновение глобальных про-блем человечества, которые оказались в центре внимания ученых, политических деятелей и широкой общественности, изучаются многими науками, в том числе гео-графией. Это объясняется тем, что каждая из них имеет свои географические аспек-ты и по-разному проявляется в различных регионах мира. Вспомним, что еще Н. Н. Баранский призывал географов «мыслить континентами». Однако в наши дни и та-кого подхода уже недостаточно. Глобальные проблемы нельзя решать только «гло-бально» и даже «регионально». Начинать их решение надо со стран и районов. Вот почему ученые выдвинули лозунг: «Мыслить глобально, действовать локально!»

По существу, глобальные проблемы непосредственно касаются и каждого из вас как маленькой «частички» всего единого и многоликого человечества.

Глобальными называют проблемы, которые охватывают весь мир, соз-дают угрозу для его настоящего и будущего и требуют для своего решения объ-единенных усилий, совместных действий всех государств и народов.

• научной литературе можно встретить различные перечни глобальных про-блем, где число их варьирует от 8-10 до 40-45. Это объясняется тем, что наряду с главными, приоритетными глобальными проблемами существует еще целый ряд бо-лее частных.

Существуют также различные классификации глобальных проблем: 1 – проблемы универсального характера; 2 – проблемы природно-экономического характера; 3 – проблемы смешанного характера.

Выделяют также более старые и новые глобальные проблемы. Степень их приоритетности со временем тоже может изменяться. Так, в конце 20 века на пер-вый план выдвинулись экологическая и демографическая проблемы, тогда как про-блема предотвращения третьей мировой войны стала менее острой.

Глобальные проблемы человечества

1 – экологическая проблема (экологический кризис и катастрофы) 2 – продовольственная проблема 3 – энергетическая и сырьевая проблема 4 – проблема здоровья людей

5 – проблема использования Мирового океана

6 – мирное освоение Космоса

7 – преодоление отсталости развивающихся стран (взаимосвязь глобальных проблем)

7

Лекция 3 Охрана биосферы от загрязнения

План изучения нового материала: I. Аспекты охраны биосферы

II. Охрана атмосферы

III. Охрана гидросферы IV. Охрана почв

9. Аспекты охраны биосферы

• зависимости от взаимодействия человека и природы выделяют следующие стороны, или аспекты, ее охраны.

Хозяйственно-экономический аспект - важнейшая сторона охраны природы,

потому что любые продукты, употребляемые людьми, создаются за счет расходова-ния природных ресурсов. В хозяйственный оборот вовлечена масса природных ве-ществ, а запасы многих из них малы (например, ртути, меди, серебра, олова, свин-ца), поэтому происходит быстрое их истощение. Поиск новых источников, обогаще-ние бедных руд требуют больших экономических затрат. Необходимо бережно рас-ходовать природные ресурсы, чтобы продлить срок их применения. Особенно остро стоит вопрос о рациональном использовании полезных ископаемых, плодородных почв, пресных вод, растительности и животного мира.

Социально-политический аспект. Результаты воздействия человека на при-роду необходимо рассматривать не только в свете развития технического прогресса

• роста населения, но и в зависимости от социальных условий, в которых они про-являются. Современному обществу присуще хищническое отношение к природе; отрицательное влияние его на окружающую среду возрастает в связи с концентра-цией и интернационализацией монополистического капитала. Развивающиеся стра-ны служат важным источником сырья для развитых стран, которые стремятся раз-мещать в них добывающую промышленность, использовать их минеральное и сель-скохозяйственное сырье.

Здравоохранительный аспект. Чистая вода, воздух, лес - необходимые усло-вия нормальной жизнедеятельности людей, благоприятно действующие на здоровье человека, широко используются в оздоровительных целях. Именно в местах с хоро-шо сохранившейся природой располагают санатории, дома отдыха, туристические базы. Загрязнение окружающей среды вредными веществами наносит большой ущерб здоровью людей. В связи с этим оздоровительный аспект охраны природы приобретает исключительно важное значение.

Эстетический аспект. Природа - источник не только материальных благ, но и удовлетворения эстетических потребностей человека. С глубокой древности она вы-зывала у людей положительные эмоции, вдохновляла поэтов, художников на твор-чество. Эстетические потребности человека в природе не менее важны, чем матери-альные. Охране эстетически ценных мест Земли необходимо уделять особое внима-ние.

Воспитательный аспект. Общение с природой положительно влияет на че-ловека, делает его добрее, мягче, будит в нем лучшие чувства. Особенно велика роль

1

природы в воспитании молодежи. Любовь к природе, навыки бережного обращения с ней, забота о живых существах развивают положительные черты характера, добро-ту, любознательность, патриотизм.

Научно-познавательный аспект связан с необходимостью сохранения для исследований естественных, ненарушенных человеком территорий. Изучение при-роды при сохранении ее многообразия позволяет выяснять закономерности измене-ний, вносимых в природу человеческой деятельностью, делать прогнозы этих изме-нений, разрабатывать практические меры по охране природы.

Конечная цель рационального природопользования и охраны природы состоит в обеспечении благоприятных условий для жизни настоящего и последующих поко-лений людей, развития народного хозяйства, науки и культуры всех народов, насе-ляющих нашу планету.

Для молодых людей, получающих образование, необходимо понимание серь-езности проблем, стоящих перед охраной природы. Нужно осознавать, что даже в том случае, если на промышленпых предприятиях будут выполняться все меры ох-раны среды, человечество будет отрицательно воздействовать на природу. Замена сложных биоценозов агроценозами, строительство городов и различных сооруже-ний, снижающих биопродуктивность громадных территорий, химизация сельского хозяйства, локальные изменения гидротермического режима акваторий и террито-рий, промышленное использование все большего числа видов животных и растений - эти и многие другие воздействия оказывают и будут оказывать на природу все бо-лее сильное влияние даже при соблюдении всех мыслимых мер предосторожности. По мнению академика С. С. Шварца, борьба за «здоровую биосферу» должна вес-тись в двух направлениях: путем сведения к минимуму непосредственных вредных последствий индустриального давления на природу и путем разработки мероприя-тий, обеспечивающих возможность нормального функционирования биосферы и слагающих ее биоценозов в новых условиях.

2

II. Охрана атмосферы

Длительное время единственным решением проблемы загрязнения воздушной среды была способность атмосферы к самоочищению.

Механические частицы и газы рассеивались воздушными потоками, осажда-лись или выпадали с осадками, а также нейтрализовались, вступая в реакцию с при-родными соединениями. Но в настоящее время объемы и скорости выбросов пре-восходят возможность природы к их утилизации. Поэтому необходимо включение человека.

Меры по предотвращению загрязнений атмосферного воздуха Снижение вредных выбросов в атмосферу идет по следующим направлени-

ям

• внедрение безотходных и малоотходных производств и технологических процессов,

• повышение эффективности действующих установок очистки воздуха,

• внедрение замкнутых воздушных циклов с частичной рециркуляцией возду-

ха.

Промышленные агрегаты, особенно вновь вводимые, должны быть оборудо-ваны пыле- и газоулавливающими средствами.

Меры по предотвращению загрязнений атмосферного воздуха:

1. Локальные (увеличение высоты труб – осуществление выбросов выше уровня застоя воздуха, рациональное размещение предприятий

– вынос за городскую черту, создание санитарных зеленых зон).

2. Предупреждение выбросов путем их технологической обработки Классификация пылеулавливающих систем основана на принципиальных

особенностях процесса очистки. Применяемое в этих целях оборудование разделяют на 4 группы:

1) Сухие 2) мокрые пылеуловители;

3) Тканевые 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 про-мышленных отходов делят на следующие группы:

• промывка выбросов растворителями примеси (метод абсорбции);

• промывка выбросов растворами реагентов, связывающих примеси хими-

чески (метод хемосорбции);

• поглощение газообразных примесей твердыми активными веществами (ме-

тод адсорбции);

• поглощение примесей с применением катализаторов.

3. Фундаментальное решение Более эффективно применять полностью или частично замкнутые воздуш-

ные циклы. Таким образом, загрязненный воздух удаляется от оборудования и из зоны дыхания рабочих. Пройдя через пылеуловители, он частично выбрасывается в

3

атмосферу. Улавливание вредных для окружающей среды веществ позволяет сохра-нить ценные готовые продукты и сырье во многих отраслях промышленности. Цик-

личное безотходное производство совместимое с биосферой – будущее промыш-ленности.

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

Важным направлением является развитие незагрязняющего атмосферу об-щественного транспорта: метрополитена, скоростных железных дорог, транспорт-ных средств на магнитной подушке и т. д.

• улучшении воздушной среды городов и поселков большое значение имеют

архитектурные и планировочные мероприятия. Структура планировки должна способствовать улучшению микроклимата и защите воздушного бассейна. Необхо-димо учитывать основные источники загрязнения окружающей среды - промыш-ленные объекты и установки, автомобильные дороги, аэропорты и аэродромы, же-лезные дороги, телецентры, ретрансляторы, радиостанции, электростанции, ЛЭП, дискомфортные природно-климатические условия, организацию очистки и утилиза-цию отходов и т. д.

• зависимости от вредности выбрасываемых в атмосферу веществ и степени их очистки в ходе технологического процесса промышленные предприятия делят-ся 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.

Санитарно-защитные зоны

Каждая из санитарных норм и правил "Санитарно-защитные зоны и санитар-ная 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 жилой застройки санитарно-защитными зонами (СЗЗ). Поэтому сейчас они ста-ли обязательными компонентами промышленных предприятий и многих других объектов, являющихся источником вредного воздействия на при родную среду и здоровье человека.

Под санитарно-защитной зоной подразумевают зону пространства и расти-

тельности, которая специально выделяется между промышленным предпри-ятием и районом проживания населения. Эта зона должна удовлетворять специ-

альным 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: пред-приятия 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 промышлен-ности, общественного питания, культурных объектов.

Санитарно-защитная зона является полосой, отделяющей промышленное

4

предприятие от селитебной территории. Селитебная зона - жилая зона, т. е. район населенного пункта, в пределах которого размещены жилые дома и в котором за-прещено строительство промышленных, транспортных и иных предприятий, загряз-няющих окружающую среду.

При озеленении территории промышленных предприятий и их СЗЗ обочин дорог выбирают древесные, кустарниковые, цветочные и газонные растения, в зави-симости от климатического района, характера про изводства и эффективности дан-ной породы для очистки воздуха, а также ее устойчивости к вредным газам. Наибо-лее стойкие из них - клен яснолистный, акация белая, атлант высокий.

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

Нормирование загрязнения атмосферного воздуха

В нашей стране были разработаны и внедрены в практику природоохранной деятельности нормативы предельно допустимых концентраций (ПДК) вредных ве-ществ в воздухе населенных пунктов, исходя из гигиенических требований (Поста-новление Правительства РФ от 02.03.2000 № 183 «О нормативах выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух и вредных физических воздействий на него»). В действующие нормативы включены более 2500 различных веществ, ко-торые могут содержаться в продуктах питания, в воздухе, почве, воде. Они отраже-ны в санитарных нормах проектирования СН-245-71.

ПДК вредных веществ в воздухе - максимальная концентрация при меси в атмосфере, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периоди-ческом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного воздействия, включая и отдаленные последствия, а также на окружающую среду. В табл. 1 приведено влияние загрязнений на состояние атмосферы.

Влияние среднесуточных концентраций загрязнителей на токсическое со-стояние атмосферы

Для регулирования выбросов вредных веществ в биосферу используются ин-дивидуальные для каждого вещества и предприятия нормы предельно допустимых выбросов (ПДВ), которые учитывают количество источников, высоту их располо-жения, 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.

Методы контроля за состоянием загрязнения атмосферы

ДЛЯ анализа примесей, содержащихся в атмосфере, применяют приборы, на-зываемые газоанализаторами. Они позволяют получать непрерывные по времени характеристики загрязнения воздуха и выявлять максимальные концентрации при-месей, которые могут быть не зафиксированы при периодическом отборе проб воз-духа.

Газоанализаторы подразделяются по типам исследуемых примесей (NO₂, СО₂), принципам действия, диапазону измеряемых концентраций.

Региональные методы анализа основаны на автоматизированной системе

5

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

Глобальный мониторинг осуществляется в основном зондированием атмо-сферы, Для этого используется оптическая и радиолокационная аппаратура, которая позволяет определить на разной высоте атмосферы такие загрязнения, как СО, CO₂, CH₄, NOx.

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

• лазерные аэрозольные спектрометры. Они предназначены для исследова-

ния 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 дви-жущихся потоках из труб промышленных предприятий и электростанций.

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

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 атмо-сферу и разработку ПДВ;

• согласовывать места строительства объектов хозяйственной и иной деятель-

ности с территориальными органами специально уполномоченного федерального органа 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 последст-вий загрязнения;

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

6

нормативов, вредных веществ в атмосферный воздух;

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

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

• обеспечивать своевременный вывоз загрязняющих атмосферу отходов с со-ответствующей территории объекта хозяйственной и иной деятельности на специа-лизированные места складирования или захоронения таких отходов, а также на дру-гие объекты хозяйственной и иной деятельности, использующие такие отходы в ка-честве сырья;

• выполнять предписания должностных лиц специально уполномоченного фе-дерального органа исполнительной власти в области охраны атмосферного воздуха

• его территориальных органов, других федеральных органов исполнительной вла-сти и их территориальных органов об устранении нарушений требований законода-тельства РФ, законодательства субъектов РФ в области охраны атмосферного возду-ха;

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

• представлять в установленном порядке органам полную и достоверную ин-формацию по вопросам охраны атмосферного воздуха;

• соблюдать иные требования охраны атмосферного воздуха, установленные специально уполномоченным федеральным органом исполнительной власти в об-ласти охраны атмосферного воздуха и его территориальными органами исполни-тельной власти.

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 соответавии со ст. 24 Федерального за-кона от 04.05.99 № 96-ФЗ "Об охране атмосферного воздуха") в Положении "О го-сударственном 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 (загря няющих) веществ в атмосферный воздух;

• стандартов, нормативов, правил и иных требований охраны атмо сферного воздуха, в том числе проведение производственного контроля за охраной атмосфер-ного воздуха;

• режима санитарно-защитных зон объектов, имеющих стационарные источ-ники 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 атмосферно го воз-

7

духа.

Общественный и производственный контроль Общественный контроль осуществляется в порядке, определенном законо-

дательством РФ, субъектов РФ в области охраны окружающей при родной среды, законодательством РФ и законодательством субъектов РФ об общественных объе-динениях.

Производственный контроль за охраной атмосферного воздуха осуществ-

ляют юридические лица, которые имеют источники вредных химических и биоло-гических воздействий на атмосферный воздух и которые назначают лиц, ответст-венных за проведение производственного контроля за охраной атмосферного возду-ха, и организуют экологические службы.

Юридические лица, имеющие источники вредных химических и биологиче-ских воздействий на атмосферный воздух, должны осуществлять охрану атмосфер-ного воздуха в соответствии с законодательством РФ в области охраны атмосферно-го воздуха.

Сведения о лицах, ответственных за проведение производственного Контроля за охраной атмосферного воздуха, представляются в территориальные органы спе-циально уполномоченного федерального органа исполнительной власти в области охраны атмосферного воздуха.

Для осуществления контроля за состоянием атмосферного воздуха государст-

венный инспектор обязан:

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

• проверять соблюдение установленных нормативов выбросов и работу очист-ных сооружений и средства контроля за этими выбросами;

• определять размеры вреда;

• направлять в правоохранительные органы материалы о нарушениях законо-дательства РФ;

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

• выносить предложения о проведении экологического аудита;

• проводить измерения выбросов вредных веществ в атмосферный воздух;

• давать предписания об устранении нарушений законодательства РФ;

• 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 законода-тельства РФ;

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

Согласно Закону "Об охране атмосферного воздуха", за загрязнение окру-жающей природной среды выбросами вредных веществ в атмосфер-ный воздух с физических и юридических лиц взимается плата в соответствии с законодательст-вом РФ, а также лица, виновные в нарушении законодательства РФ в области охра-

ны атмосферного воздуха, несут уго-ловную и административную ответствен-

8

ность в соответствии с законодательством РФ.

Вред, причиненный здоровью, имуществу граждан и юридических лиц, окру-жающей природной среде загрязнением атмосферного воздуха, подлежит возмеще-нию в полном объеме и в соответствии с утвержденными в установленном порядке методиками исчисления размера вреда; при их отсутствии - в полном объеме и в со-ответствии с фактическими затратами на восстановление здоровья, имущества гра-ждан и окружающей природной среды за счет физических и юридических лиц, ви-новных в загрязнении атмосферного воздуха.

9

III. Охрана гидросферы Источники загрязнения водоемов

Охрана водных объектов от загрязнения осуществляется посредством регули-рования деятельности стационарных и иных источников загрязнения.

Источниками загрязнения считаются объекты, с которых осуществляется сброс или иное поступление вредных веществ, ухудшающих качество поверхност-ных вод, ограничивающих их использование, а также негативно влияющих на со-стояние 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 требова-ниям. Многолетнее наблюдение за динамикой качества поверхностных вод выявило тенденцию к росту их загрязненности. Ежегодно увеличивается число створов с вы-соким уровнем загрязнения вод (более 10 ПДК) и количество случаев экстремально высокого загрязнения водных объектов (свыше 100 ПДК).

Сточные воды подразделяют на:

1. хозяйственно-бытовые (содержат органические и неорганические приме-си)

2. ливневые (атмосферные – восновном загрязнены пылью, песком, мазутом, бензином и другими нефтепродуктами)

3. прмышленные сточные воды подразделяют на:

• чистые воды, которые можно использовать в оборотных системах без очитки

• химически загрязненные, которые требуют специальной очистки в зависимости от состава загрязнений

• сточные воды, загрязненные нефтепродуктами и взвешенными веще-ствами, после очистки используют повторно

Основной объем загрязненных сточных вод сброшен предприятиями жилищно-коммунального хозяйства (56%) и промышленности (31%). Среди крупнейших загрязнителей можно выделить следующие отрасли промышленности:

• электроэнергетика – 21,1 млн м³год;

• химческая – 18,1 млн м³/год;

• деревообработка – 17,8 млн м³/год;

• черная металлургия – 9,9 млн м³/год;

• машиностроение – 8,0 млн м³/год;

• угольная – 6,4 млн м³/год;

• цветная металлургия, атомная, нефтепереработка, легкая, стройматериалы, пищевая, нефтедобыча – с 5,5 до 0,16 млн м³/год.

10

Самоочищение водоемов

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

Факторы самоочищения водоемов многообразны. Условно их можно разде-лить на 3 группы:

• физические, среди которых первостепенное значение имеет разбавление, растворение и перемешивание поступающих загрязнений. Хорошее перемешива-ние и снижение концентрации взвешенных частиц обеспечиваются интенсивным те-чением 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, посте пенно опускаются на дно, подвергаются действию физических факторов, что спо-

собствует быстрому отмиранию загрязняющей микрофлоры Обеззараживание воды происходит под влиянием ультрафиолетового излучения Солнца;

• из химических факторов самоочищения водоемов следует отметин, окис-ление органических и неорганических веществ. Поэтому оценка самоочищения можно проводить как по содержанию конкретных соединений или их групп (фено-лов, смол, углеводородов), так и по соотношению к легкоокисляемому органиче-скому веществу. Отмиранию микрофлоры могут также способствовать некоторые химические вещества. При этом, кроме патогенных бактерий и вирусов, в водоемах мо гут отмирать и микроорганизмы, играющие существенную роль и самоочищении водоемов. Санитарный режим водоема характеризуется прежде всего количеством растворенного в нем кислорода. Его долж но быть не менее 4 мг на 1 л воды в лю-бой период года;

• к биологическим факторам относятся водоросли, плесневые и дрожжевые грибки. Однако фитопланктон не всегда положительно воздейсвует на процессы са-моочищения: в отдельных случаях массовое раз витие сине-зеленых водорослей в искусственных водоемах можно рассматривать как процесс самозагрязнения. Само-

очищению 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 осно-ве глубокого знания экологии каждого водоёма, эффективною контроля за развити-

ем населяющих его различных живых организмом можно получить положительные результаты, обеспечить прозрачность и высокую биологическую продуктивность рек, озер и водохранилищ.

Неблагоприятно на процессы самоочищения водоемов влияют и другие фак-торы. Так, химическое загрязнение водоемов промышленными стоками, биогенны-ми элементами (азотом, фосфором и т. д.) тормозит естественные окислительные процессы, убивает микроорганизмы,

Комплекс физических процессов самоочищения воды от нефти состоит из

11

ряда составляющих: испарения; оседания комочков, взвешенных в толще воды; сли-пание 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.

Методы очистки сточных вод

Производственные сточные воды по своему составу разнообразны. Присутст-вующие в них загрязнения могут находится в различных агрегатных состояниях. Для выбора методов очистки сточных вод и оборудования примеси, содержащиеся в воде, подразделяются на 4 группы:

I группа – грубодисперсные примеси – частицы почвы, песка, глины, эмуль-сий, которые попадают в водоемы с сточными водами промышленных предприятий, а также в результате смыва почв.

Для удаления этой группы используют физико-химические процессы, позво-ляющие с помощью специальных веществ укрупнять частицы с последующим их осаждением, проводить процесс адгезии – прилипание примесей к поверхности инертных материалов, а также использовать метод флотации.

II группа – коллоидные примеси, которые находятся в воде в виде тонкодис-персных образований (золей или высокомолекулярных соединений). Вещества этой группы изменяют цвет воды.

Для удаления этих примесей применяют коагулянты – вещества, вы-зывающие слипание и ккрупнение частиц.

III группа – растворенные в воде газы и органические соединения. Вещества этой группы придают воде различные запахи, привкусы, окраску.

Наиболее эффективные способы очистки: аэрирование – продувка воды воз-духом, введение окислителей, под действием которых разрушается большенство примесей этой группы, и адсорбция – удаление примесей с помощью активирован-ного угля, который впитывает (сорбирует) многие примеси.

IV группа – примеси ионной степени дисперсности. Соли, кислоты, основа-ния при поступлении в воду распадаются на ионы. Очистка от примесей этой груп-пы сводится к связыванию ионов, можно также применять вымораживание.

Для обеспечения стандартов качества очищенных вод, соответствующих нор-мативам ВОЗ, в настоящее время используются следующие биотехнологические методы:

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 за-

ключается в поиске, выделении активных культур, штамбов, исходя из их способно-

12

сти использовать те или иные ксенобиотики по прямому метаболизму или же в ус-ловиях 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 отсут-ствия 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 дест-руктивными свойствами - генноинжениринговый. который заключается в исполь-зовании 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 получить эффективные культуры, кото-рые после помещения в биореакторы обеспечивают эффективную детоксикацию вод.

Механические методы

Механические методы - из сточных вод путем отстаивания и фильтрации удаляются механические примеси.

Грубодисперсные частицы улавливаются решетками и ситами, а поверхно-

стные загрязнения - нефтеловушками, масло- и смолоуловителями. Так, выделя-

ют до 2/3 нерастворимых примесей, а из промышленных - более 9/10

Физико-химические методы

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

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

• экстракция - сточные воды освобождают от органических веществ, которые концентрируются в растениях (хлороформ, дибутиловый эфир, бензол, нитробензол

• др.);

  • адсорбция - применяется при невысоком содержании органических веществ

13

в водах. В качестве адсорбента используют активированный уголь, органические и синтетические сорбенты;

• ионнообменные способы - позволяют извлекать и вновь возвращать в хо-зяйственный оборот ценные вещества: цинк, никель, фенолы, детергенты, радиоак-тивные соединения и др. Для этого применяют синтетические ионообменные смолы;

• окисление - используют, озон, хлор, оксид хлора, перманганат калия и дру-гие 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 по-глотитель, в котором примеси задерживаются. В случае необходимости применяют доочистку сточных вод, прошедших механическую и биологическую очистку;

• широкое применение находит электролиз - разрушение органических ве-ществ в сточных водах и извлечение металлов, кислот и других неорганических ве-ществ. Этот процесс протекает в электролизерах. Очищение воды идет с помощью

ультразвука, озона, высокого давления и хлорированием.

Биологические методы

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 требо-ваниями экологичности и экономичности современных видов произ-водств.

Однако биологическая очистка позволяет разрушить только относительно простые и аммонийные соединения (их называют «биологически мягкими»).

Неорганически восстановленные (сульфиды, сульфиты, нитриты и др.) соеди-нения, токсины, комплексные соединения и сложные органические молекулы, уда-ляемые лишь частично при такой технологии, относятся к «биологически жест-ким» органическим и аммонийным соединениям, Их присутствие в водах представ-ляет угрозу для окружающей природной среды, Поэтому разработка методов деток-сикации таких загрязнений - текущая и перспективная задача биотехнологии очист-ки воды, Загрязнение биосферы вследствие выброса ксенобиотиков и других вредных ве-

ществ, почти не включаемых в циклы углерода, азота, фосфора и серы, приводит к необратимым изменениям в генофонде, Среди ксенобиотиков наибольшее распро-странение имеют гербициды и пестициды, представляющие собой галогеносодер-жащие соединения и попадающие, а водоемы из почвы и атмосферы, Если не при-менять специальные адсорбционные мембранные технологии или озонирование, то существующие станции очистки природных вод для хозяйственных целей не обес-печат удаления ксенобиотиков. Эта проблема может быть решена путем экологиза

Биологический метод основан на использовании закономерностей биохими-ческого и физиологического самоочищения рек и других водоемов. Имеется не-

сколько типов биологических установок:

- биофильтры - сточные воды пропускают через слой крупнозернистого ма-териала, покрытого тонкой бактериальной пленкой, благодаря которой протекают

14

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.

Типовая очистка пресной воды

• --- Cl₁ --- К --- О --- Ф ---Cl₂

• – айрация – стадия необходима для устранения неприятного вкуса

• запаха воды.

Cl₁ – первое хлорирование – в воду добавляют газообразный хлор, для унич-тожения болезнетворных организмов.

К – коагуляция – поступающие через установку воду смешивают либо с квас-цами либо с сульфатами железа, в результате образуется хлопковидный осадок, со-стоящий из минеральных частиц нерастворимых в воде, опускаясь хлопья переме-шиваются с взвешенными в воде частицами и захватывают их.

О – отстойник – после коагуляции вода медленно перекачивается в отстойник, здесь она отстаивается долгое время, для того чтобы большая часть хлопьев осела и осталась на дне, образовавшийся осадок удаляют с помощью скребка.

Ф – фильтрация – для удаления оставшихся загрязнителей, воду пропускают через слой песка. Песок в каждом из последующих слоев, если смотреть сверху вниз, становится все крупнее.

Cl₂ – заключительное хлорирование – проводится хлорирование, которые раз-рушает любые оставшиеся микроорганизмы.

Альтернатива хлорированию – процесс озонирования, осуществляется путем контакта воды с газом. Озон сильный окислитель, разрушает бактерии и вирусы, эффективен при обесцвечивании воды и не создает постороннего привкуса и запаха, в этом случае не образуется хлорированных углеводородов.

Радиационное обеззараживание сточных и природных вод Цель радиационного обеззараживания воды - подавление способности воз-

будителей 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 микро-организмы в жидких и твердых средах, где действие любых других факторов (ис-ключая термообработку, магнитных и электрически полей, ультрафиолетового све-та (УФ-света), блокировано.

Сейчас очень важным направлением становится радиационная дезинфекция сточных вод животноводческих комплексов и осадков бытовых сточных вод, кото-рые характеризуются высоким содержанием органических веществ и наличием большого количества патогенных микроорганизмов, яиц и личинок гельминтов. По-этому их использование в качестве удобрении создает угрозу возникновения опас-

15

ных заболеваний людей и животных.

С помощью высокоэнергетического (до 12 МэВ – электрон-вольт, единица энергии в ядерных взаимодействиях) ускорителя одновременно с обеззараживанием органических загрязнителей происходит и уничтожение привкусов и запахов.

Лабораторные опыты показали, что если в воду (после радиационной обработ-ки) 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 применя-ется на практике. Первая обработка показала, что она способна снижать количество взвешенных веществ на 75%, мутность - на 23% и на 90% - количество поверхност-но-активных веществ (ПАВ).

Санитарные условия спуска сточных вод Водоемы и водотоки считаются загрязненными, если показатели состава и

свойств воды в них изменились под прямым или косвенным влиянием производст-венной деятельности и бытового использования населением и стали частично или полностью непригодными для одного из видов водопользования.

Пригодность состава и свойств поверхностных вод, используемых для хозяй-ственно-питьевого водоснабжения и культурно-бытовых нужд населения, а также рыбохозяйственных целей, определяется их соответствием требованиям и нормати-вам одновременно.

Запрещается сбрасывать в водные объекты:

• сточные воды, содержащие вещества или продукты трансформации веществ

• воде, для которых не установлены ПДК, а также вещества, для которых отсутст-вуют методы аналитического контроля;

• сточные воды, которые могут быть устранены путем организации бессточно-го производства, рациональной технологии, максимального использования в систе-

мах оборотного и повторного водоснабжения после соответствующей очистки и обеззараживания в промышленности, городском хозяйстве и для орошения в сель-ском хозяйстве;

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

• сточные воды, содержащие возбудителей инфекционных заболеваний. Сточ-ные 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 пуль-пы, концентрированных кубовых остатков, образующихся в результате обезврежи-вания сточных вод, в том числе содержащих радионуклиды, другие технологические и бытовые отходы;

16

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

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

• загрязнение поверхностных вод при проведении строительных, дноуглуби-тельных и взрывных работ, при добыче полезных ископаемых, 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 судо-вой тяги на водных объектах, используемых преимущественно для водоснабжения населения;

• сброс сточных вод в водные объекты, используемые для водо- и грязелече-ния, 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 на селенных мест и производственных объектов, сточных вод отдельно стоящих жилых и общественных зданий, коммунальных, лечебно-профилактических, транспортных, сельскохозяйст-венных объектов, промышленных предприятий, шахтных и рудничных вод, сброс-ных 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 населенны пунктов. Место выпуска сточных вод должно быть расположено ниже по тече-нию реки от границы населенного пункта и всех мест водопользования населе-

ния с учетом возможности обратного течения при нагонных ветрах

Сброс сточных вод в водные объекты в черте населенного пункта через суще-ствующие выпуски допускается лишь в исключительных случаях при соответст-вующем технико-экономическом обосновании и по согласованию с органами госу-дарственного санитарного надзора. В этом случае нормативные требования, уста-новленные 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 вы-пуска сточных вод по анализам не более 2-летней давности;

• нормативов качества воды водных объектов (ПДК).

Запрещается принятие в эксплуатацию объектов с недоделками, отступления-ми от утвержденного проекта, не обеспечивающими соблюдение нормативного ка-чества воды, а также без апробации, испытания и проверки работы всего установ-ленного оборудования и механизмов.

17

Методы контроля за состоянием загрязнения вод Основными стандартными методами контроля за состоянием загрязне-

ния вод являются определение химического потребления кислорода (ХПК) и био-химического потребления кислорода (БПК):

• химическое потребление кислорода - это величина, характеризующая об-

щее содержание в загрязненной воде органических и неорганических восстановите-лей, реагирующих с сильными окислителями. Значение химического потребления кислорода обычно выражается в единицах количества кислорода, расходуемого на окисление;

• биохимическое потребление кислорода - это количество кислорода, тре-

буемое для окисления находящихся в воде органических веществ в аэробных усло-виях, в результате происходящих в загрязненной воде биологических процессов.

При относительной простоте и достаточности этих методов нети невозможно достичь высокой точности определения концентраций загрязнений. Такие соедине-ния, 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 ве-

ществ. К ним относятся: атомно-эмиссионный, рентгеновский и хроматографи-

ческий методы. Для этой цели выпускают С-, Н-, N-анализаторы и другие приборы-автоматы.

Государственный контроль за использованием водных ресурсов и охрана водоемов

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

Нормы охраны вод - это значение показателей, соблюдение которых обеспе-чивает экологическое благополучие водных объектов и необходимые условия охра-ны здоровья населения и культурно-бытового водопользования.

В 1997 г. правительство России утвердило "Положение об осуществлении го-сударственного контроля за использованием и охраной водных объектов" (утв. По-становлением Правительства РФ от 16.06.97 № 716), в соответствии, с которым ука-

занный контроль осуществляют органы исполнительной власти субъектов РФ,

Министерство природных ресурсов РФ (МПР), специально уполномоченные государственные органы в области охраны окружающей природной среды,

другие органы исполнительной власти в пределах их компетенции.

Основная задача МПР в данной области - осуществление государственного контроля за соблюдением требований водного законодательства России, стандартов, нормативов, правил и иных правовых актов, имеющих обязательную силу для всех пользователей водными объектами при проведении ими всех видов работ, связан-ных с использованием и охраной водных объектов, в том числе внутренних морских вод и территориального моря РФ.

Вместе с органами Госсанэпиднадзора МПР осуществляет государственный контроль за изучением, использованием и охраной подземных водных объектов, а

18

совместно с органами федерального горного промышленного надзора - водных объ-ектов, содержащих природные лечебные ресурсы.

Государственные инспекторы по контролю за использованием водных объек-тов наделены широкими полномочиями, они имеют право:

• посещать объекты и организации (без предварительного уведомления), яв-ляющиеся пользователями и потребителями воды, а также при необходимости воен-ные, оборонные и другие объекты с учетом установленного режима их посещения;

• давать предписания по устранению выявленных в ходе проверок нарушений режима пользования водными объектами и контролировать их исполнение;

• осматривать и при необходимости задерживать суда (в том числе иностран-ные), допустившие незаконный сброс загрязняющих веществ или же непринявшие необходимые меры по предотвращению загрязнения водных объектов;

• предъявлять организациям и физическим лицам требования провести меро-приятия по улучшению состояния, использования и охраны водных объектов и по организации контроля за сточными водами и влиянием на водные объекты;

• рассматривать дела об административных правонарушениях и налагать ад-министративные взыскания на лиц, виновных в нарушении водного законодательст-ва.

В соответствии с Конституцией РФ водное законодательство России находит-ся в совместном ведении РФ и субъектов РФ. Оно состоит из Водного кодекса РФ и принимаемых в соответствии с ним нормативных актов,

Водное законодательство РФ регулирует отношения в области использова-ния и охраны водных объектов в целях:

• обеспечения прав граждан на чистую воду и благоприятную водную ереду;

• поддержания оптимальных условий водопользования, качества поверхност-ных и подземных вод в соответствии с санитарными и экологическими требования-ми;

• зашиты водных объектов от загрязнения, засорения и истощения;

• сохранения биологического разнообразия водных экосистем. Согласно Вод-ному кодексу РФ, использование водных объектов для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения является приоритетным, Для питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения должны использоваться защищенные от загрязнения и за-сорения поверхностные и подземные водные объекты.

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

Запрещается сброс сточных и дренажных вод в водные объекты:

• отнесенные к особо охраняемым;

• содержащие природные лечебные ресурсы;

• находящиеся в курортных зонах, в местах массового отдыха населения;

• находящиеся в местах нереста и зимовки ценных и особо охраняемых видов рыб, в местах обитания занесенных в Красную книгу видов животных и растений.

Согласно Кодексу внутреннего водного транспорта РФ:

• контроль за обеспечением экологической безопасности при эксплуатации

19

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 со-вместно с территориальными органами федерального органа исполнительной власти

• области охраны окружающей среды осуществляют контроль за размещением и

функционированием объектов природоохранного назначения на внутренних водных путях; информационное обслуживание судовладельцев и капитанов судов по вопро-сам экологической безопасности.

Федеральными органами исполнительной власти в области санитарно-

эпидемиологического надзора осуществляется надзор за соблюдением организа-циями, 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 разра-ботки и утверждения устанавливается правительством РФ.

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

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

20

IV. Охрана почв

Роль почвы в круговороте веществ в природе Хозяйственное значение почв

Почва представляет собой природную систему, где под влиянием живых орга-низмов и других факторов происходят образование и разрушение сложных органи-ческих соединений. Минеральные вещества извлекаются растениями из почвы, вхо-дят в состав их собственных органических соединений, затем включаются в органи-ческие вещества тела сначала растительноядных, затем насекомоядных, хищных животных. После гибели растений и животных их органические соединения посту-пают в почву. Под воздействием микроорганизмов в результате сложных многосту-пенчатых процессов разложения они переходят в формы, доступные для усвоения растениями, частично включаются в состав органических веществ, задерживаются в почве или удаляются с фильтрующимися и сточными водами. В результате проис-ходит закономерный круговорот химических элементов в системе «почва - растения (животные - микроорганизмы) - почва». Этот круговорот был назван В. Р. Вильям-сом малым или биологическим. Благодаря процессам малого круговорота веществ в почве постоянно поддерживается плодородие.

Дождевые, паводковые и другие воды, фильтруясь через почву, растворяют и выносят из нее питательные вещества. Этот процесс способствует обеднению почвы

• снижению ее плодородия. Поэтому для поддержания почвенного плодородия не-обходимо создавать такие условия, при которых, вымыв и потеря почвой питатель-ных веществ, будут минимальными.

Самое большое значение почвы в том, что люди получают из нее почти все необходимое для своей жизни. В настоящее время обрабатываемые земли дают 88 % энергии, получаемой человечеством с пищей, около 10% ее люди получают от есте-ственных лугов, пастбищ, лесов и 2 % - от ресурсов Мирового океана.

Почва и ее плодородие - главное богатство, от которого зависит жизнь лю-дей. Почва - место для поселения людей, предмет и средство их труда. Поэтому все-гда необходимо заботиться о почве, чтобы выполнить свой долг - сохранить и улучшить ее для последующих поколений.

Наиболее ценные в сельскохозяйственном отношении земли - пашни, залежи

• многолетние насаждения. Из всех возделываемых земель 590 млн га приходится на долю зерновых, дающих в год 1197,5 млн т зерна.

Сельскохозяйственные земли расположены мозаично. Они занимают обшир-ные территории в лесостепных и степных районах Северного полушария. На Евра-зию, включая Россию, приходится 841 млн га, или 60% всех возделываемых земель. Обрабатываемые земли мира составляют в среднем около 0,5 га на каждого челове-ка. Этот показатель различен в разных странах: в бывшем СССР - 0,9 га, в США - 0,91, в Канаде -2,05, в Великобритании -0,13, в ФРГ - 0,13, в Японии - 0,05 га.

Обрабатываемые земли - результат сложных естественных процессов и мно-говекового труда людей, поэтому качество почв во многом зависит от длительности возделывания земли и культуры земледелия. Вместе с урожаем человек изымает из почвы значительное количество минеральных и органических веществ, тем самым обедняя ее. Так, при урожае картофеля в 136 ц/га из почвы удаляется 48,4 кг азота, 19 кг фосфора и 86 кг калия, и необходимо

21

Результаты антропогенного воздействия на почвы и меры по ее охране

Почвенный слой является буферной зоной между атмосферой и недрами.

По сути, он принимает на себя основную долю нагрузки от всех видов хозяйствен-ной деятельности человека.

Недра – это верхняя часть земной коры, в которой при современном уровне развития техники добываются полезные ископаемые

Загрязнение почв

Большой ущерб почвам наносит их загрязнение чужеродными химическими веществами. Для борьбы с вредителями сельскохозяйственных растений и сорняка-

ми широко применяют разнообразные ядохимикаты: пестициды, инсектициды,

гербициды, дефолианты. Установлено, что устойчивые пестициды, широко при-меняемые для защиты растений от вредителей, болезней и сорняков и сохраняющие до 1/3 урожая, отрицательно влияют на численность и активность почвенной фауны и микроорганизмов. Пестициды и продукты их естественных превращений вредны для личинок полезных животных: насекомых-опылителей и энтомофагов, насекомо-ядных, хищных, промысловых птиц и млекопитающих.

Остатки пестицидов вместе с собранным урожаем и водой могут попадать в пищу и причинять вред здоровью человека. Решение проблемы применения пести-цидов в сельском хозяйстве заключается в строгой дозировке и умелом их использо-вании. Важно создавать препараты с малым периодом жизни, которые сравнительно быстро разрушаются; продукты их естественной переработки должны быть неядо-витыми. В последние годы для борьбы с сельскохозяйственными вредителями стали применять новые быстро разлагающиеся препараты, однако проблема получения безопасных для полезных животных и человека ядохимикатов требует дальнейших разработок.

Другая проблема - правильное использование химических удобрений. Не-

удачный подбор минеральных удобрений может вызывать избыточное подщела-

чивание или подкисление почвы. Для лесных кислых почв необходимы подщелачи-вающие удобрения (натриевая и аммонийная селитры), известкование почвы. На карбонатных почвах и в аридных районах нужны подкисляющие удобрения: супер-фосфат, сульфат аммония и др. Особенно осторожно следует применять минераль-ные удобрения на почвах, испытывающих засоление.

Отрицательное влияние на почву оказывают отходы промышленных пред-приятий, в частности металлургических заводов, выхлопные газы автотранспорта, шахтные воды, отходы нефтепромыслов. Особенно интенсивно происходит загряз-нение почвы промышленными отходами в последние десятилетия во многих разви-тых странах. Загрязнения охватывают огромные территории и проявляются даже в отдаленных районах земного шара. В наиболее населенных и промышленно разви-тых районах поступление многих химических элементов в почву превышает их ес-тественное содержание в гумусовом слое в десятки тысяч раз. Попадают они в поч-ву с золой и доменным дымом. Избыточное количество марганца, хрома, меди, ко-бальта, никеля, свинца и других элементов, содержащееся в почвах, окружающих заводы, снижает урожайность зерновых на 20-30%, бобовых - на 40, картофеля - на 47, кормовой и сахарной свеклы - на 35 %. Загрязнение гумусового слоя пылью тя-

22

желых металлов, их солей при попадании в почву соединений серной кислоты дей-ствует угнетающе на развитие растений, вызывает гибель их корневой системы, снижает урожай. После Второй мировой войны возникла угроза загрязнения почв радиоактивными веществами (С, Sr, Cs и др.), которые могут попадать в почву и на-капливаться в ней в результате выпадения осадков после ядерных взрывов. Meстами почва оказывается зараженной радиоактивными отходами атомных электростанций и других предприятий. Мощное загрязнение почв радиоактивными веществами про-изошло в результате катастрофы в 1957 г. на ПО «Маяк» в Челябинской области и аварии на Чернобыльской АЭС в 1986 г.

Засоление почв Естественное засоление почв характерно для территорий с аридным кли-

матом. Оно происходит в результате подтягивания солей к поверхностным

слоям почвы из грунтовых вод и коренных отложений при восходящем движе-

нии влаги. Влага по мере вертикально восходящего движения испаряется, а содер-жащаяся в ней соль откладывается на стенках порового пространства почв. Высоким природным засолением обладают почвы пустынь и полупустынь.

Больше засолены почвы, образующиеся на коренных породах с высоким при-

родным засолением и при неглубоком (менее 3 м от поверхности земли) залега-

нии грунтовых засоленных вод. В естественных условиях процесс идет медленно, но он существенно усиливается (вторичное засоление) и становится настоящим бед-ствием при орошаемом земледелии. По оценкам ФАО-ЮНЕСКО, более 50% всех орошаемых земель мира подвержено вторичному засолению и осолонцеванию.

Как показал многолетний опыт орошения земель Средней Азии, Заволжья и Нижне-го Дона, орошаемое земледелие вызывает целый комплекс «болезней» почв: выще-лачивание, разрушение структуры, засоление, осолонцевание, заболачивание и в итоге полнейшую деградацию и уничтожение.

Засоление почв происходит на той стадии орошения, когда соленые грун-товые воды поднимаются на глубину 1 - 3 м от поверхности земли и транспи-рация растительностью и испарение приближается к величине испарения с от-

крытой поверхности воды (в аридных районах оно достигает 1000-1500 мм в год). При минерализации таких вод 2-3 г/дм³ в верхний слой почвы за лето привносится около 20 т/га солей.

Подъем уровня грунтовых вод (подтопление) на орошаемых землях неизбежен при любых щадящих режимах полива. Подтопленные терри-тории становятся непригодными для орошения еще и по причине непро-ходимости таких земель для обрабатывающей техники.

Важнейшие профилактические меры предупреждения вторичного засо-ления - применение дождевальных установок с дозированной подачей воды (в

зависимости от вида почв, состояния приземного воздуха, вида культуры и др.) и подпочвенного орошения. Хороший эффект дают планировка поверхности, лик-

видация оросительных каналов, подача воды по лоткам, строго дозированный расход воды. Если применение дренажных систем необходимо, то целесообразно использовать вертикальный дренаж.

23

Заболачивание почв

• естественных природных условиях довольно много заболоченных земель. Основными причинами заболачивания являются климатические условия, понижения

• рельефе поверхности земли, разгрузка подземных вод, водный баланс территории. Наиболее распространены заболоченные территории в гумидных зонах.

Существует большое количество естественных, низинных и верховых, болот,

общая площадь которых вместе с заболоченными землями в странах СНГ составляет около 180 млн га. Заболоченные земли широко распространены в Белоруссии, При-балтийских республиках, на севере Украины, в Нечерноземной зоне РФ и в Запад-ной Сибири.

Заболачиваются обычно пониженные участки суши, долины и поймы рек. За-

болачивание происходит в местах выхода и разгрузки подземных вод при пре-вышении инфильтрационного питания над испарением. Благоприятные усло-вия для заболачивания складываются в лесной зоне умеренного климата, где

невысокие летние температуры сочетаются с большим количеством осадков и слабым испарением. В условиях низинной тундры, с близким залеганием веч-

ной мерзлоты, огромные территории заболочены. В первую очередь заболачи-ваются низменности и слабо всхолмленные территории. Огромные болотистые территории, например Васюганские болота в Западной Сибири, трудно проходимы и хозяйственно не освоены.

• условиях хозяйственной деятельности человека заболачивание

происходит весьма активно, особенно на орошаемых землях. В значи-тельной степени ему подвержены участки, прилежащие к водохранили-щам. Здесь резко повышается уровень грунтовых вод, и заболачивание охватывает значительные площади равнинных и пониженных террито-рий. Оно может развиваться также в результате сплошной рубки леса (особенно деревьев с высокой транспирационной способностью) в рай-онах с избыточным увлажнением. Заболачивание земель при техногенном подтоплении происходит на урбанизированных территориях.

Важнейшей профилактической мерой предупреждения антропогенного забо-лачивания является мелиорация избыточно увлажненных земель с целью регулиро-

вания их водного режима. Когда процесс заболачивания приносит ущерб или

становится опасным для проживания людей, прибегают к строительству дре-нажных систем.

Осушение болот

После осушения болота используют для выращивания льна, зерновых, овощ-ных культур, дающих на осушенных землях высокие урожаи. Поэтому их интенсив-но осушают. Однако часто осушение проводится нерационально, и грунтовые воды после мелиорации оказываются на значительной глубине, ниже 1,5 м, при этом пло-дородие осушенных болот падает: торф быстро окисляется, нарушается структура почвы, дренажная сеть выносит плодородные частицы. Снижается продуктивность не только на неправильно мелиорированном болоте, но и на соседних территориях.

Болота имеют большое гидрологическое и климатообразующее значение.

24

Они служат естественными резервуарами воды, поддерживают более высокий уро-вень грунтовых вод. Особенно большое значение для поддержания уровня грунто-вых вод имеют болота на водоразделах, у истоков рек, в районах с песчаными поч-вами. Поэтому сплошное осушение болот без достаточного обоснования может принести больше вреда, чем пользы. Известны случаи, когда оно вызывало обмеле-ние, высыхание небольших рек, резкое понижение уровня грунтовых вод. В засуш-ливые годы понижение уровня грунтовых вод привело к высыханию лесов и сниже-нию урожая на полях.

Прямое уничтожение почв Использование почв не по прямому назначению в последние годы приоб-

ретает угрожающие размеры. Почвы занимают под промышленное и жилищное

строительство, транспортные магистрали, заливают водой при строительстве водохранилищ. Огромные площади земель нарушают при добыче полезных иско-

паемых, при лесоразработках, покрывают отходами промышленности, исполь-зуют под городские свалки.

Например, в ФРГ только под населенными пунктами занято 10% поверхности земли и ежегодно уходит под постройку более 28 тыс. га. В СССР в конце 1980-х годов из сельскохозяйственного использования ежегодно в среднем изымалось по 50 тыс. га пашни, в 1990-х годах эта цифра снизилась до 35 тыс. га. Предполагается дальнейшее уменьшение отведения пахотных земель под строительство.

25

Правовая охрана почв

Значение почвы для развития страны, ее научно-технического прогресса осоз-нается теперь всеми.

О важном социально-экологическом значении земледелия говорят следующие сведения. В сельском хозяйстве России занято 14,9 % трудовых ресурсов страны, сосредоточено 17,2% основных производственных фондов (1996), доля сельского хозяйства в валовом внутреннем продукте нашей страны составляет 8,9% (1995).

Состояние почвенных и земельных ресурсов характеризуется на основе еже-годного «Государственного (национального) доклада о состоянии и использовании земель Российской Федерации», представляемого в 1990-х годах Государственным комитетом РФ по земельным ресурсам и землеустройству (Госкомзем РФ) и Госу-дарственным комитетом РФ по охране окружающей среды (Госкомэкология РФ) в соответствии с постановлением Правительства РФ «О мониторинге земель» (1992). Существенное значение для сохранения плодородия земель имеет Федеральный за-кон России «О мелиорации земель» (1996).

Мелиорация – это направленное улучшение неблагоприятных свойств при-родной среды.

В 1997 и 1998 гг. состояние земель Российской Федерации, находящихся в сфере хозяйственной деятельности, оставалось неудовлетворительным. Проводимые в стране преобразования земельных отношений, отразившиеся на динамике струк-туры земельного фонда, не улучшили использования земель, не снизили неблаго-приятные антропогенные воздействия на почвенный покров, вызывающие или спо-собствующие развитию деградации почв сельскохозяйственных и иных угодий. Ха-рактер и интенсивность деградационных процессов определялись действием при-родных и антропогенных факторов и имели свою региональную специфику: от де-градации оленьих пастбищ на севере страны, дегумификации, аграрного истощения и эрозии почв в центральной части России до опустынивания на юге.

Одной из центральных задач начатой в 1990 г. земельной реформы был про-возглашен переход к правовым и экономическим методам управления земельными ресурсами в условиях становления многообразных форм собственности на землю. Земельная реформа, несмотря на постепенное наращивание нормативной правовой базы, ведется в условиях правовой неопределенности при регулировании земельных отношений в области рационального землепользования, сохранения и повышения природно-хозяйственного качества земель.

Не определены механизмы реализации принципа «экологизации» земельных отношений при проведении земельной реформы, не закреплено требование учета в земельно-кадастровой документации показателей, характеризующих качество почв и экологическое состояние земель и определяющих природоохранное ограничение землепользования. Эта тенденция ставит под сомнение возможность практической реализации закрепленного Конституцией Российской Федерации положения о том, что «земля и другие природные ресурсы используются и охраняются в Российской Федерации как основа жизни и деятельности народов, проживающих на ее террито-рии».

Углубление земельной реформы в России вызывает необходимость формиро-

26

вания и совершенствования правового механизма охраны почв как природного ре-сурса, усиления государственного экологического контроля, внесения соответст-вующих поправок в природоохранное, земельное, административное законодатель-ство для обеспечения защиты законных прав собственников земли и повышения их ответственности за нарушение требований земельного и природоохранного законо-дательства.

27

Лекция 4 Утилизация бытовых и промышленных отходов

План изучения нового материала:

I. Загрязнение отходами Виды отходов II. Основные способы утилизации

III. Малоотходная и безотходная технологии

Загрязнение отходами Виды отходов Отходы производства и потребления - это остатки сырья, материалов, по-

луфабрикатов, иных изделий или продуктов, образовавшихся в процессе производ-ства и потребления, а также продукции, которая утратила свои потребительские свойства. При этом вредные отходы должны подвергаться нейтрализации, а неис-пользуемые считаются отбросами. Отходы могут быть самыми различными (Схема

1).

Схема 1. Основные виды отходов (по В.А. Вронскому)

Количество бытовых отходов в мире в расчете на одного человека увеличива-ется примерно на 1-4%, а по массе - на 0,2-0,4% в год и в настоящее время составля-ет (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 около 150 млн т отходов и ожидается к 2004 г. увеличение их количества еще на 20%.

В нашей стране накоплено около 80 млрд т отходов (А.М. Ни-каноров, Т.А. Хоружая, 1999) и ежегодно их масса увеличивается. К началу 1997 г. на предпри-ятиях различных отраслей промышленности скопилось более 1,4 млрд т только ток-сичных отходов. В 1995-1997 гг. ежегодное образование токсичных отходов достиг-ло примерно 90 млн т, в том числе I класса опасности - порядка 0,16 млн т, II класса - 2,2 млн т, III класса - 7 8,7 млн т. В целом по России количество опасных: отходов составляет около 10% от всей массы твердых бытовых отходов (ТБО).

Наибольшая часть из сотен миллионов тонн промышленных отходов образу-

1

ется в угольной промышленности, предприятиями черной и цветной металлургии, тепловыми электростанциями, промышленностью строительных материалов.

Основные виды утилизации бытовых и промышленных отходов:

1. складирование;

2. сжигание;

3. компостирование (неприменимо для отходов, содержащих токсичные ве-щества);

3. переработка и обезвреживание отходов с применением плазмы

1. Складирование

Вывоз отходов на свалку - самый дешёвый, но при этом недальновидный спо-соб его утилизации. Недальновидный он в первую очередь потому, что мусор оста-ётся мусором. Свалки вокруг городов занимают огромные площади. Ядовитые ве-щества, оказывающиеся на свалках, проникают в подземные воды, которые часто используются в качестве источников питьевой воды, развеиваются ветрами по окре-стностям и тем самым наносят ущерб окружающей среде. Кроме того, в результате процессов гниения без доступа воздуха образуются различные газы, которые также не освежают атмосферу вокруг свалки. Некоторые продукты гниения способны са-мовоспламенятся, поэтому на свалках регулярно возникают пожары, при которых в атмосферу выбрасывается сажа, фенол, бензапирен и прочие ядовитые вещества.

Объемы свалок в наших городах удваиваются примерно каждые 10 лет. Так, только в Москве для складирования промышленных и бытовых отходов требуется ежегодно 30 га новых территорий.

Еще один способ утилизации не просто вывоз на свалку, а захоронение отхо-дов с последующей рекультивацией.

Примерно 2/3 всех отходов бытового и производственного происхождения складируют в хранилищах-свалках. Такие хранилища занимают большие площади, являются источниками шума, пыли и газов, образующихся в результате химических и анаэробных биологических реакций в толще.

Перед захоронением проводят ряд мероприятий:

• выкапывают котлован

• дно выстилают илом

• на слой ила кладут изолирующий материал

• затем поочередно следуют – слой отходов и слой почвы

• проводят уплотнение отходов

• для отвода жидких отходов монтируют дренажи установку по очистке сточных вод

• затем засыпают мощным слоем почвы и высаживают зеленые насаждения.

Многие страны, имеющие выход к морю, производят морское захороне-

ние различных материалов и веществ - дампинг, в частности грунта, вынутого при дноуглубительны работах, бурового шлака, отходов промышленности, строительного мусора, твердых отходов, взрывчатых и химических веществ,

радиоактивных отходов. Объем захоронений составил около 10% от всей массы загрязняющих веществ, поступающих в Мировой океан. Более 70% поверхности

2

Земли занята морями и океанами, что породило миф о том, что они могут бесконеч-но служить источником обезвреживания и приемником всех видов отходов челове-ческой деятельности. Суровая реальность развенчала эту опасную иллюзию. Миро-вой Океан при всей своей необъятности уязвим, как любая другая природная систе-ма. Поэтому дампинг (сброс отходов в море) рассматривается как вынужденная ме-ра, временная дань общества несовершенству технологии. В шлаках промышленных производств присутствуют разнообразные органические вещества и соединения тя-желых металлов. Бытовой мусор в среднем содержит (на массу сухого вещества) 32-40% органических веществ; 0,56% азота; 0,44% фосфора; 0,155% цинка; 0,085% свинца; 0,001% ртути; 0,001% кадмия.

Что лучше из этих двух способов неизвестно, поскольку с одной стороны за-хороненный мусор не дает пыли, разлетающийся вокруг свалки и не так портит ландшафт, а с другой стороны – отходы находятся ближе к грунтовым водам. К то-му же захоронение отходов процесс достаточно дорогостоящий.

2. Сжигание

Для того чтобы освободить огромные площади, занимаемые свалками, воз-никла идея сжигания отходов.

Первое систематическое использование мусорных печей было опробовано в Нотингеме, Англия, в 1874 г. Сжигание сократило объем мусора на 70-90 %, в

зависимости от состава, поэтому оно нашло свое применение по обе стороны Ат-

лантики. Сжигание сократило объем отходов на 70-90 %.

Густонаселенные и наиболее значимые города вскоре внедрили эксперимен-тальные печи. Тепло, выделяемое при сжигании мусора, стали использовать для по-лучения электрической энергии, но не везде эти проекты смогли оправдать затраты. Большие затраты на них были бы уместны тогда, когда не было бы дешевого спосо-ба захоронения. Многие города, которые применили эти печи, вскоре отказались от них из-за ухудшения состава воздуха. Но и в настоящее время в развитых странах сжигаются до 50% всех отходов.

Сжигание не самый выгодный вариант – как в денежном выражении, так и а отношении ресурсосбережения.

Несгораемые материалы – такие, как металлы и стекло, сохраняют ценность при переработке, а при сжигании лишь занимают место на складах и в печах. Орга-нические отходы лучше использовать для получения компоста, чем, игнорируя их высокую влажность, пытаться их сжечь. Но бумага и пластик, с другой стороны, яв-ляется ценным топливом. Не рассортированные отходы имеют теплоту сгорания около 8400 Дж/кг, что составляет половину теплоты сгорания угля. Теплота сгора-ния бумаги и пластика соответственно в 2 и 4 раза больше. Следовательно, сжигать все материалы вместе нецелесообразно.

Немецкие «зеленые» считают, что мусоросжигательные заводы лишь перево-дят одну форму загрязнения в другую, но не ликвидируют ее.

В последнее время делается ставка на плазменное сжигание отходов (темпе-ратура около 3000⁰ С), но этот процесс энергоемкий и пока низкорентабельный.

3

3. Компостирование твердых отходов Компосты - это органические удобрения, получаемые в результат разложения

микроорганизмами растительных и животных остатков. При компостировании в

органической массе повышается содержание пит тельных 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 вме-

сто дефицитных 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 оп-

ределенных отходов, почти не оказывающий вредного воздействия на окружаю-щую среду. Однако при переработке отходов, содержащих металлы, последние мо-гут 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 пе-реработку ТБО (твердых бытовых отходов) и осадка сточных вод. Такая технология способствует насыщению компоста разнообразной полезной для почвы микрофло-рой и микроэлементами и позволяет поддерживать биотермический процесс в опти-мальном режиме. При этом гибнет большинство болезнетворных микроорганизмов, яйца гельминтов, личинки мух.

4. Переработка и обезвреживание отходов с применением плазмы

Для получения высокой степени разложения токсичных отходов, особенно га-логеносодержащих, конструкция сжигающей печи должна обеспечивать необходи-мую продолжительность пребывания в зоне горения, тщательное смешение при оп-ределенной температуре исходных реагентов с кислородом, количество которого также регулируется. Для подавления образования галогенов и полного их перевода в галогеноводороды необходим избыток воды и минимум кислорода, последнее вы-зывает образование большого количества сажи. При разложении хлорорганических продуктов снижение температуры ведет к образованию высокотоксичных и устой-чивых веществ - диоксинов. Недостатки огневого сжигания стимулировали поиск эффективных технологий обезвреживания токсических отходов.

Применение низкотемпературной плазмы - одно из перспективных направле-ний в области утилизации опасных отходов. Посредством плазмы достигается высо-кая степень обезвреживания отходов химической промышленности, в том числе га-логеносодержащих органических соединений, медицинских учреждений; ведется переработка твердых, пастообразных, жидких, газообразных; органических и неор-ганических; слаборадиоактивных; бытовых; канцерогенных веществ, на которые ус-тановлены жесткие нормы ПДК в воздухе, воде, почве и др.

Высокая энергоемкость и сложность процесса предопределяет его приме-

4

нение для переработки только отходов, огневое обезвреживание которых не удовлетворяет экологическим требованиям.

Захоронение токсичных промышленных отходов Выбор места размещения хранилищ

Согласно современным требованиям размещение не утилизируемых про-мышленных отходов должно осуществляться в пределах специальных полиго-

нов, обеспечивавших их изоляцию и экологическую безопасность на такой срок, пока они не станут безвредными для человека или не будут разработаны экономиче-ски приемлемые технологии их переработки и последующего использования.

К подземным хранилищам промышленных отходов относятся такие, ко-торые располагаются в удаленных от земной поверхности геологических фор-мациях, обеспечивая долговременную изоляцию отходов от биосферы.

Подземные хранилища являются природоохранными сооружениями и предна-значены для централизованного сбора и размещения отходов (в том числе и токсич-ных) промышленных предприятий, научно-исследовательских организаций и учре-ждений. Размещение промышленных отходов в хранилищах может преследовать две цели - их последующее использование (хранение) и навечное захоронение.

Количество и мощность хранилищ определяются технико-экономическим обоснованием их строительства.

Подземные хранилища могут создаваться как самостоятельные предприятия или существовать совместно с горнодобывающими предприятиями на его шахтном поле.

• соответствии с классификацией отходов представляется целесообразным рассмотреть необходимые требования к выбору места расположения хранилища, его проектированию, строительству и эксплуатации. При складировании нескольких типов отходов может возникнуть необходимость в размещении каждого из них в от-дельной камере (выработке), если они не совместимы друг с другом. Кроме того, следует предусмотреть пути и механизмы доставки отходов, определить последова-тельность доставки в хранилище, разработать способы нейтрализации, если отходы токсичные, и мероприятия по уборке незапланированного просыпа и пролива отхо-дов.

• общем виде подземное хранилище представляет собой сложное сооружение, состоящее из наземного и подземного комплексов и соединяющих их выработок, предназначенных для доставки отходов в хранилище, проветривания и проведения необходимых наблюдений за состоянием выработок и самих отходов.

Для создания подземных хранилищ токсичных промышленных отходов не следует использовать выработанные пространства горных предприятий, распо-ложенных в городах и рабочих поселках или непосредственно к ним примыкающих. Требования к местам спуска в подземное хранилище токсичных промышленных от-ходов и выхода вентиляционной струи, проходящей через такое хранилище (промп-лошадка), должны соответствовать «Санитарным правилам» и СНиПам для полиго-нов по захоронению токсичных промышленных отходов.

Подземное захоронение может быть организовано на различных глубинах и в различных гидродинамических зонах литосферы. Согласно этому хранилища под-

5

разделяются:

- не неглубокие (близповерхностные) - в зоне аэрации и активного водообме-

на;

• среднеглубокие (промежуточной глубины) - ниже зоны активного водооб-мена, но не глубже 2000 м, в пределах пластовых температур до 50 - 70 ° С

• глубокие - на глубинах свыше 2000 м.

Для обеспечения безопасного функционирования близповерхностных хра-нилищ из-за опасности загрязнения подземных вод они должны размещаться в объ-еме геологических тел с низкой гидравлической и диффузионной проницаемостью (в глинах, туфах и т.п.) и создаваться защитные сооружения (системы дренажа, гид-розавес и т.п.).

Среднеглубокое захоронение целесообразно и эффективно в объеме мегаб-локов кристаллического фундамента платформ. Наиболее оптимально создание та-кого рода хранилищ в пределах неглубоко залегающих (500-2000 м) депрессий с не-значительной динамикой подземных вод.

Глубокое захоронение промышленных отходов может быть реализовано в разрезе кристаллических образований фундамента и в осадочных породах, перекры-тых выдержанными толщами (глинами мощностью от 50 до 100 м и более, страти-фицированными соляными толщами).

6

Безотходная и малоотходная технологии Радикальное решение проблем охраны окружающей среды от негативно-

го воздействия промышленных объектов возможно при широком применении безотходных и малоотходных технологий. Стопроцентная очистка теоретически возможна, но практически неосуществима из-за громоздкости очистных сооружений

• их колоссальной стоимости. Следовательно, нужно искать альтернативное реше-ние, а именно: внедрять малоотходную и ресурсосберегающую технологии.

Термин «безотходная технология», впервые предложенный академиками Н.Н. Семеновым и И.В. Петряновым, получил широкое распространение в нашей стране

• за рубежом.

  • настоящее время в соответствии с решением ЕЭК ООН и Декларацией о ма-

лоотходной и безотходной технологии и использовании отходов принята следующая формулировка безотходной технологии: «Безотходная технология есть практиче-

ское применение знаний, методов и средств с тем, чтобы в рамках потребностей человека обеспечить наиболее рациональное использование природных ресур-сов и энергии и защитить окружающую среду».

Под безотходной технологией, безотходным производством, безотходной системой понимают не просто технологию или производство того или иного про-

дукта (или продуктов), а принцип организации и функционирования произ-

водств, региональных промышленно-производственных объединений, терри-ториально-производственных комплексов народного хозяйства в целом. При

этом рационально используются все компоненты сырья и энергия в замкнутом цикле (первичные сырьевые ресурсы - производство - потребление - вторичные сырьевые ресурсы), т. е. не нарушается сложившееся экологическое равновесие в биосфере.

Основой безотходных производств является комплексная переработка сырья с использованием всех его компонентов, поскольку отходы производства - это по тем или иным причинам не использованная или недоиспользованная часть сырья. Боль-шое значение при этом приобретает разработка ресурсосберегающих технологий.

Безотходные производства налажены в машиностроительной, деревообраба-тывающей, мясной, молочной и других отраслях промышленности. Сюда относятся: использование металлолома после обработки на специализированных обогатитель-ных предприятиях, употребление доменных шлаков в производстве строительных материалов, применение боя стекла в производстве строительных материалов, вто-

ричное использование после регенерации битумом старого асфальта при ремонте дорог, синтез аммиака по замкнутому циклу, получение серной кислоты из дымовых газов тепловых электростанций и предприятий цветной металлургии, использование

сточных вод некоторых пищевых предприятий для орошения земельных угодий (стоки сахарных заводов, содержащие азот и фосфор, и др.) и т. д.

Малоотходная технология является промежуточной ступенью при создании безотходного производства. При малоотходном производстве вредное воздейст-

вие на окружающую среду не превышает уровня, допустимого санитарными органами, но по техническим, экономическим, организационным или другим

причинам часть сырья и материалов переходит в отходы и направляется на длительное хранение или захоронение.

7

Малоотходная технология позволяет увеличить объем выпускаемой про-дукции, сократить расход природных ресурсов, уменьшить загрязнение окру-жающей среды.

Таким образом, малоотходная и безотходная технология должны обеспечить:

• комплексную переработку сырья с использованием всех его компонентов на базе создания новых безотходных процессов;

• создание и выпуск новых видов продукции с учетом требований повторного

• использования;

  • переработку отходов производства и потребления с получением товарной

продукции или любое полезное их использование без нарушения экологического равновесия;

• использование замкнутых систем промышленного водоснабжения;

• создание безотходных территориально-производственных комплексов и экономических регионов.

Малоотходные и безотходные промышленные технологии, как правило, ори-ентированы на наиболее важные отрасли народного хозяйства: производство и ра-циональное использование металлов, стройматериалов, древесины, полезных иско-паемых.

Пути решения проблемы

При разработке совместимой с окружающей средой системы переработки от-ходов ставятся следующие (по порядку важности) главные задачи:

1. Снижение количества отходов уже в процессе производства продукции.

2. Уменьшение отходов за счет их сортировки при сборе.

3. Широкое вторичное использование материалов, полученных из отходов.

4. Удаление остающихся после переработки отходов с минимально возмож-ным риском для окружающей среды и здоровья человека.

8

«Zero Waste» - альтернативная концепция управления отходами

Термин «Zero Waste», получивший уже достаточное распространение за ру-бежом, имеет два значения: «ноль отходов» и «ноль потерь». В объединении этих двух значений и заключается новый принцип отношения к отходам производства и потребления.

Своим происхождением термин «Zero Waste» обязан индустрии. Речь идет о перенесении в сферу экологии возникших в Японии идея тотального управления ка-чеством, первоначально сводившийся к идее (ноль дефектов). Эта концепция преду-сматривала разработку методов, позволяющих фирме полностью «Zero Defects» ис-ключить брак. Ее с успехом применили такие производители, как «Toshiba», кото-рым удалось свести количество отказов всего к одному на миллион.

Японские же фирмы были среди первых, кто принял идеи «Zero Waste» , и «Honda» в течении 10 лет сократила количество отходов на 98 %, а «Тоуоtа» собира-ется добиться нулевого уровня к 2006 г.

Робин Мюррей , известный в мире экономист , более 10 лет занимающийся развитием экологических производств в США и Великобритании ,в своей последней книге « Цель Zero Waste»- подробно описывает новую концепцию ,которая предпо-лагает ответственность производителей , экологичное проэктирование , уменьшение количества отходов , повторное использование и переработку - и всё это в рамках единого подхода «Zero Waste» уводит от системы , основу которой составляют му-соросжигательные заводы , и предполагает преобразование сегодняшних процессов производства отходов и избавление от них в «интеллектуальные системы».

Нулевой выброс

Второй принцип «Zero Waste» - снижение до нуля ущерба, причиняемого ат-мосфере. Первоочередная проблема - уменьшение выделений метана со свалок. Эту проблему в значительной степени удастся решить за счет запрещения отправки на свалку биологических отходов, не прошедших санитарной обработки ( компостиро-вания).

Сведение отходов к нулю

Наконец, концепция «Zero Waste» направлена на решение задачи исключения отходов как таковых: не будет больше отходов, от которых необходимо каким - то образом избавиться. Никакие материалы не будут считаться бесполезными - вместо этого будет подыскиваться способ их использования. Однако из теоретиков «Zero Waste» М. Браунгартом была предложена концепция «восходящего циклического производства». Например: из - за негорючести рисовой шелухи в Азии существова-ли проблемы с утилизацией отходов от переработки риса. Браунгард предложил но-вые методы использования шелухи - прежде всего в качестве замены полистирола в упаковке электронного оборудования, а затем, после использования в этом качестве, - в виде огнеупорного строительного материала.

Вторая ключевая концепция - «обоснованное производство». Здесь речь идет об объемах потребления материалов и энергии (а также отходов, которые могут об-разоваться при этом) в рамках одного цикла. Происходит перенос акцентов с эффек-

9

тивности на обоснованность, на то, каким образом можно изменить конфигурацию производственных систем и вводимых в них продуктов с целью сокращения количе-ства необходимых материалов.

Но «мусорщики», как правило, пассивные «получатели проблем», возникших

• процессе деятельности других. Ответственность передавалась «по инстанциям» и

• конечном итоге переходила к ним. Им, «крайним», приходилось заниматься уст-ранением проблем с обеспечением максимально возможной безопасности при ми-нимально возможных затратах, и теперь, когда ограниченность возможностей ста-рой системы стала очевидной, от них требуют создать альтернативную систему для уменьшения и нейтрализации ущерба, который наносят отходы окружающей среде.

• таком виде задача не имеет решения. Нельзя требовать, чтобы те, кто стоит у конца цепочки, переделали свою систему. Для производственников они - «чужа-ки». По самой структуре и культуре своей деятельности они далеки от проблем про-ектирования. Поскольку отходы связаны обратной связью с более широкой про-мышленной системой (через повторное использование и переработку), ответствен-ность за отходы возвращается от индустрии к тем, кто эти отходы создаёт. У «созда-телей» больше возможностей для решения проблемы отходов. Если концепция от-ношения к отходам изменится, и отходы будут рассматриваться как ресурсы, то от-

ветственность за изменение методов обращения с ними перейдет к специалистам по ресурсам, которые добывают, применяют и утилизируют их.

Новое видение

Хотя отходы и вносят свой «вклад» в деградацию окружающей среды, их нельзя рассматривать изолированно. Отходы - лишь конечное звено значительно бо-лее длинной цепи производства и потребления, в которой заложены корни проблем, связанных с отходами. В этом смысле отходы представляют собой симптом в такой же степени, как и причину, они сигнализируют об ошибках, допущенных в ходе проектирования и использования материалов.

Поэтому «Zero Waste» представляет собой основу для реорганизации страте-гии управления отходами. Речь идет не просто о сокращении количества отходов, от которых необходимо избавиться (с помощью свалок и МСЗ). Ставится цель восста-новления «производственных» цепочек (биологической цепи для органических ма-териалов и технологической цепи для неорганических) с использованием «постпро-изводственных» средств. Предлагается путь, в рамках которого «негативные» об-ломки, оставшиеся от прежней эры, превращаются (с помощью экологического про-ектирования) в «позитивные» питательные вещества, предназначенные для чистого производства.

10

Лекция 5 Признаки экологических кризисов и катастроф

План изучения нового материала:

9. Понятие экологический кризис и катастрофа II. История антропогенных кризисов

Понятие экологический кризис и катастрофа

• истории планеты многочисленны примеры экологических кризисов и ката-строф различного масштаба. Они неоднократно потрясали биосферу, несли гибель многим видам живого и существенно меняли генотипический состав биоты. Нарас-

тание негативных последствий антропогенного воздействия на биосферу привело к современной кризисной ситуации в ней.

Кризисы, бедствия и катастрофы - это нарушения природного экологического равновесия, потеря устойчивости биологическими системами.

Экологический кризис – это напряженное состояние взаимоотношений меж-ду человечеством и природой, характеризующееся несоответствием развития произ-водительных сил и производственных отношений в человеческом обществе ресурс-но-экономическим возможностям биосферы. При этом кризисы не разрушают сие тему полностью, а приводят ее в состояние неустойчивости, из которого возможен выход к изменению уровня функционирования или управления системой, либо к ги-

бели системы. Таким образом, кризис может быть и обратимым.

Катастрофа комплекс изменений в системе, которые ведут к ее исчезнове-нию. При катастрофе нарушается одновременно большое количество взаимосвязей, прекращает функционировать системообразующий фактор, и система, как таковая,

перестает существовать.

Катастрофы в биосфере за время ее существования бывали редко и не остав-ляли генотипических следов, ибо приводили к вымиранию большого количества ви-дов. После этого вымирания происходили крупные эволюционные перестройки, по-являлись новые виды, значительно отличавшиеся по своей организации от предше-ствующих.

Причинами катастроф были необратимые природные явления (локальные за-сухи, моры), а также перестройки (прежде всего климатические) во всей биосфере, связанные с периодами горообразования, глобальных потеплений или похолоданий, образования, движения или таяния ледников. Во время тех древних катастроф вы-мирало более половины всех живущих на Земле видов, причем исчезали климакс-ные (устойчивые) сообщества и планета заселялась как бы заново, уже другими ви-дами.

• наши дни более 90% мировых стихийных бедствий приходится на наводне-ния, ураганы, землетрясения и засухи. Оставшиеся 10% в сумме составляют сели, цунами, торнадо, снегопады и т. п. По материальному ущербу для человека наибо-лее значимы наводнения, а по числу человеческих жертв - ураганы.

История антропогенных кризисов Первым считается кризис присваивающего хозяйства: собирательства и

примитивной охоты. Полагают, что он возник в связи с истощением естественных запасов плодов, съедобных растений, с истреблением небольших животных в местах

обитания древних людей. Кризис удалось преодолеть путем перехода на коллектив-ную охоту на крупных зверей с применением более совершенных орудий: лука, ко-пья, гарпуна и разделения труда между участниками охоты.

Новый экологический кризис возник, как полагают, в конце ледникового пе-риода, когда стали исчезать крупные животные - шерстистый носорог, пещерный медведь, мамонт. Этот кризис связывают с перепромыслом крупных зверей весь-ма искусными охотниками, возросшую численность которых не могла обеспечить естественная кормовая база. Выход из этого кризиса был найден в переходе от при-сваивающего к производящему хозяйству. Развитие животноводства и земледелия определило прогресс человечества па несколько тысячелетий.

Следующий кризис возник в аридных районах - местах древнего орошае-

мого земледелия. Полагают, что этому способствовали полное сведение лесов и чрезмерная нагрузка примитивного земледелия на почвы, вызвавшие их ускоренную эрозию и засоление. Теперь в этих районах Северной Африки, на Ближнем Востоке, в Средней и Центральной Азии находятся пустыни. Опустыниванию аридных рай-онов способствовал и перевыпас скота. Процессы расширения пустынных террито-рий из-за перевыпаса скота и нерационального земледелия продолжаются и в наше время. Во многих районах они приобрели характер крупных региональных эколо-

гических катастроф.

Нарастание современного экологического кризиса во взаимоотношениях природы и общества связывают с научно-технической революцией. При этом регио-нальные кризисные ситуации, возникающие из-за истощения природных ресурсов, успешно разрешаются совершенствованием технологий поиска, добычи, транспор-тировки, переработки традиционных природных ресурсов, использованием новых ресурсов и изготовлением синтетических материалов.

Более грозные свидетельства нарастающих кризисных ситуаций во взаимоот-ношениях общества и природы в разных регионах связаны с деградацией естествен-ных природных экосистем, вызванной чрезмерной нагрузкой на биоценозы, ростом народонаселения и загрязнением окружающей среды.

Так, очевидна экологическая катастрофа на о. Гаити. Десятилетия использова-ния подсечного земледелия, нерациональная агротехника оставили земли истощен-ными и бесплодными. Сегодня только на 2 % территории Гаити сохранились леса. Бурое кольцо грязи окружает берега острова: эродированная почва смывается в би-рюзовые воды Карибского моря, оставляя за собой тропическую пустыню. По оцен-кам ООН, в 1992 г. численность населения на острове площадью 77 тыс. км² состав-ляла более 14 млн человек. При сохранении тех же темпов ежегодного прироста на-селения (общая рождаемость в Гаити 4,9 млн человек и в Доминиканской Республи-ке 5,6 млн человек, при этом около трети новорожденных умирает) к 2025 г. общая численность населения в этих двух островных государствах достигнет 24 млн чело-век. Однако уже в 1994 г. около 60% трудоспособного населения в Доминиканской Республике были безработными.

В последние годы по вине человека частыми становятся экологические ката-строфы, вызванные химическим и радиоактивным загрязнениями. Прошло уже 60 лет со времени атомной бомбардировки японских городов Хиросимы и Нагасаки, но и сейчас ежегодно пополняются списки умерших от лучевой болезни. Теперь стали

широко известными последствия взрыва на складе радиоактивных отходов предпри-ятия «Маяк» в Челябинской области в 1957 г. Авария на 4-м энергоблоке Черно-быльской АЭС в 1986 г. стала самой страшной экологической катастрофой XX в. Экологические катастрофы разного масштаба возникают в результате химического загрязнения окружающей среды. Во все медицинские и экологические справочники вошли сведения о болезни Минамата, которая возникла у населения в результате за-грязнения окружающей среды соединениями ртути. Серьезные последствия возни-кают в результате загрязнения промышленными выбросами и вьгхлопными газами автомобилей и образования ядовитых туманов - смогов в крупных городах.

Из-за стремительных современных темпов и значительных масштабов кризис-ных ситуаций во взаимоотношениях человеческого общества и природы, по мнению ряда ученых, биосфера вступает в глобальный экологический кризис. Имеют место грандиозные и быстрые изменения окружающей человека среды, связанные с рос-том народонаселения и его традиционной хозяйственной деятельностью. Особенно быстро они происходили во второй половине XX в. в локальном, региональном масштабе, в некоторых случаях достигая глобальных масштабов. Полагают, что че-ловечество выходит за пределы экологической емкости биосферы.

Понимание близкой угрозы глобального экологического кризиса потребовало создания долгосрочных прогнозов возможного развития биосферы и судьбы челове-чества. Наиболее обоснованно это было сделано представителями так называемого Римского клуба ученых и предпринимателей, опубликовавшими результаты компь-ютерных расчетов в книгах «Пределы роста» (Д. Медоуз и др., рус. пер. 1991) и «За пределами роста» (Д. Медоуз и др., рус. пер. 1994). Несмотря на неутешительные результаты анализа многих критических ситуаций во взаимоотношениях природы и общества, вызванных быстрым ростом населения Земли (в июле 1999 г. число зем-лян достигло 6 млрд) и его нерациональным хозяйствованием, авторы принадлежат к оптимистам. Они утверждают: «Благодаря новым технологиям, нововведениям, появившимся в этот период (последние 20 лет), возникли реальные возможности для снижения объема потребления ресурсов и уменьшения потоков загрязнения, цирку-лирующих в экологической системе, при одновременном повышении качества жиз-ни людей».

Оптимистическая позиция Римского клуба наглядно отражена в 10-й модели сценария развития мировой системы: в 1995 г. принимается программа стабилиза-ции населения Земли, разрешается ограниченный промышленный рост, разрабаты-ваются и внедряются ресурсосберегающие технологии, защищающие сельскохозяй-ственные земли от деградации, увеличивающие продуктивность и позволяющие снижать уровень загрязнения. При этом считается, что ассимилирующая емкость биосферы еще не исчерпана. Сценарий должен обеспечить населению в 7,7 млрд че-ловек комфортные условия жизни при высокой ее продолжительности и снижении уровня загрязнения по меньшей мере до 2100 г. Авторы оптимистически утвержда-ют: «Технологически и экономически создание устойчивого общества пока еще возможно». Естественно, благополучное развитие человечества по описанному вы-ше сценарию возможно лишь в том случае, если оно предпримет ряд согласованных мер по ограничению роста населения, использованию ресурсосберегающих техно-логий и защите биосферы от загрязнения и разрушения, без которых глобальная

экологическая катастрофа неминуема.

Вселяют оптимизм согласованные действия по созыву и активное участие стран во 2-й конференции ООН по окружающей среде и развитию, состоявшейся в Рио-де-Жанейро в 1992 г., и заключительные документы, принятые па этой конфе-ренции. Разумеется, требуются значительные усилия многих государств по реализа-ции рекомендаций этой конференции.

Пока соглашения, рекомендованные этой конференцией, ратифицированы да-леко не всеми парламентами тех стран, которые принимали в ней участие. Несо-мненно, что принятие парламентариями правильных решений, законов, регулирую-щих рациональное использование природных ресурсов, их восстановление, охрану окружающей природной среды, зависит от уровня экологической культуры населе-ния, формирующего общественное мнение, а оно, в свою очередь, - от эколого-природоохранного просвещения.

Лекция 6 Природные ресурсы и их классификация

План изучения нового материала: I. Понятие – природные ресурсы II. Классификация ресурсов

III. Факторы антропогенного воздействия на окружающую среду

IV. Способы предотвращения истощения и загрязнения природных ресурсов V. Рациональное природопользование

I. Понятие – природные ресурсы

Одним из направлений изучения взаимодействия природы и общества и отра-жения его на территориальной организации жизни общества является география природных (естественных) ресурсов (географическое ресурсоведение) - «общест-венная географическая наука, часть экономической географии, изучающая размеще-ние и структуру отдельных видов и территориальных сочетаний естественных ре-сурсов, проблемы их экономической оценки и рационального хозяйственного ис-пользования» .

Центральное понятие этой науки - природные (естественные) ресурсы. Един-ственным источником всех требуемых для общественного производства веществ и энергии, условием существования и хозяйственной деятельности людей служит гео-графическая оболочка Земли. Она "обеспечивает" необходимые человечеству при-родные блага, представляющие собой «совокупность природных ресурсов и при-родных условий жизни общества которые используются в настоящее время или мо-гут: быть использованы в обозримом будущем».

Природные ресурсы - это компоненты и свойства природной среды, которые используются или могут быть использованы для удовлетворения разнообразных фи-зических и духовных потребностей человеческого общества. Природные ресурсы делятся на различные категории в зависимости от места, занимаемого ими в био-сфере Земли, ограниченности и способности к восстановлению, возможности заме-ны при использовании, многократности потребления, видового и качественного со-става, целей использования и иных признаков.

Основное их свойство - расходуемость, возможность изъятия из природы для превращения в те или иные предметы, энергия. Расходование и переработ-ка ресурсов осуществится в процессе производства. В случае, если человечест-во не овладело технологией использования природного вещества источника энергии, они к ресурсам не относятся. Так, урановые руды стали энергетическим ресурсом только после того, как были разработаны способы получения атомной энергии.

Природные условия в узком смысле - природные процессы и тела, которые воздействуют на людей как биологических существ или на производство своими физическими и химическими свойствами, геометрической формой, но при этом не расходуются, не присваиваются человеком.

Грань между природными ресурсами и собственно природными условиями несколько условна. Один и тот же природный объект может выступать и в том и в другом качестве. Например, река - источник воды для орошения (ресурс) и в то же время условие для судоходства. Деревья леса - ресурс древесины и препятствие для прокладки путей сообщения (т, е, условие). Река с чистой и теплой водой и пляжами

1

- условие для отдыха населения, но это и рекреационный ресурс территории. Осо-бым видом ресурсов следует считать пространство поверхности суши как таковое - как место для размещения жилой и промышленной застройки, прокладки коммуни-каций.

Природные ресурсы используются как средства труда (земля, водные пути, вода для орошения), источники энергии (горючие ископаемые, гидро- и ветровая энергия, атомное топливо, биотопливо и т. д.), сырье и материалы (полезные иско-паемые, леса, биоресурсы, запасы технической воды), продукты питания (питьевая вода, дикорастущие растения, грибы, продукты охоты и рыболовства), объекты рек-реации, средозащитные объекты.

Общегеологические ресурсы – ресурсы установленные на основе теоретиче-ских расчетов, включают помимо точно установленных и технически извлекаемых ресурсов и ту часть, которую осваивать в данное время невозможно по экономиче-ским или техническим причинам.

Разведанные ресурсы – ресурсы точно установленные, экономически и тех-нически выгодные к разработке.

II. Классификация ресурсов

Природные ресурсы можно классифицировать следующим образом:

по их использованию:

1. промышленные,

2. сельскохозяйственные,

3. рекреационные и т.п.;

по принадлежности к компоненту природы:

1. космические,

2. воздушные,

3. водные,

4. почвенные,

5. биологические,

6. геологические;

по ограниченности:

1. исчерпаемые,

2. неисчерпаемые,

3) возобновимые.

Классификация природных ресурсов по ограниченности Исчерпаемые ресурсы, в свою очередь, подразделяются на нево-зобновимые

и возобновимые.

Исчерпаемость невозобновимых ресурсов определяется их запасами в при-роде и интенсивностью использования в народном хозяйстве.

К невозобновимым относят те ресурсы, которые не возрождаются или вос-станавливаются в сотни раз медленнее, чем расходуются. Это каменный уголь, нефть и большинство других полезных ископаемых. Запасы таких ресурсов ограни-ченны, охрана их сводится к бережному расходованию.

2

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 переработки минеральных ресурсов предполагают:

• максимально полное и комплексное извлечение из месторождений всех по-лезных ископаемых;

• восстановление (рекультивацию) земель после использования мест рожде-

ний;

• экономное и безотходное (малоотходное) использование сырья в производ-

стве;

• глубокую очистку и технологическое использование отходов производства;

• вторичное использование продукции после ее выхода из употребления;

• использование технологий, позволяющих проводить концентрацию и извле-чение рассеянных минеральных веществ;

• использование природных и искусственных заменителей дефицитных мине-ральных соединений;

• разработку и широкое внедрение замкнутых циклов производства;

• применение энергосберегающих технологий и т. п.

Проблема топливно-энергетических ресурсов может быть решена:

• путем снижения потерь топлива и энергии при транспортировке и использо-вании;

• повышения уровня утилизации вторичного сырья;

• замены устаревшего, модернизации действующего и создания нового эффек-тивного энергетического оборудования;

• использование нетрадиционных источников.

Возобновимые природные ресурсы - это почва, пресные подземные воды зоны активного водообмена, растительность и животный мир. Такие ресурсы по ме-ре использования постоянно восстанавливаются, но только в том случае, если со-храняются необходимые для этого условия и скорость восстановления. Процессы возрождения разных ресурсов протекают с разной скоростью: у животных - в тече-ние нескольких лет, возобновление лесов происходит через 60 - 80 лет, а почвы, по-терявшие плодородие, восстанавливаются через несколько тысячелетий. Нарушение соответствия темпов расходования и воспроизводства неизбежно ведет к истоще-нию ресурсов и полному их исчезновению.

Неисчерпаемые ресурсы разделяются на водные, климатические и космиче-

ские.

Общие запасы воды на планете остаются неизменными и неисчерпаемыми, но под влиянием деятельности людей в отдельных районах Земли они могут сильно уменьшаться или становиться непригодными. Даже воды Мирового океана в резуль-тате загрязнения нефтью и некоторыми отходами теряют свои свойства, что ухуд-шает условия жизни морских растений и животных. Пресные воды, необходимые для людей, стали исчерпаемым ресурсом, что связано с уменьшением водности рек, обмелением и осушением озер, загрязнением сточными водами. Проблема пресной

3

воды с каждым годом обостряется и требует неотложных природоохранительных мер.

Климатические ресурсы - атмосферный воздух и энергия ветра - неисчерпаемы. С развитием промышленности и транспорта воздух стал сильно за-грязняться вредными веществами: пылью, дымом. В городах и промышленных аг-ломерациях загрязнение атмосферы принимает опасный для здоровья людей харак-тер. Борьба за чистоту воздуха стала важной природоохранительной задачей.

К космическим ресурсам относятся солнечная радиация и энергия морских приливов и отливов. Сами по себе эти ресурсы в масштабах планеты неисчерпаемы, но в городах и промышленных центрах солнечная радиация сильно уменьшается из-за задымленности воздуха, что отрицательно сказывается на здоровье людей.

Широко применяется классификация природных ресурсов по признаку использования (непосредственного, т.е. не учитывающего конечных результатов освоения данного вида) в отраслях народного хозяйства. Их можно разбить на две большие группы:

1) ресурсы материального производства, которые, в свою очередь, подразде-ляются на ресурсы:

а) промышленности б) сельского хозяйства; 2) ресурсы непроизводственной сферы.

Исходя из хозяйственного назначения продукции этих крупных отраслей воз-можно дальнейшее пленение групп. Так, среди ресурсов промышленного произ-

водства имеются:

а) энергетические; б) сырье для получения конструкционных материалов производственного на-

значения (например, руды черных и цветных металлов); в) сырье для получения продуктов производственного назначения (например,

"агрономические руды" — фосфаты, калийные соли и т. п.: сера ископаемые соли и другое сырье для различных отраслей химической промышленности);

г) сырье для производства предметов непосредственного потребления (напри-мер, драгоценные и поделочные камни, лекарственные растения, минеральная вода для розлива).

Ресурсы сельского хозяйства включают ресурсы:

а) для выращивания полезных культурных растений (атмосферная влага, теп-ло, почвы обрабатываемых земель и др.);

б) для непосредственного использования естественных растений и животных (например, промысловые животные, кормовые растения, дикорастущие плоды, яго-ды, грибы).

Что же касается непроизводственной сферы, то здесь назовем:

а) ресурсы прямого потребления, т. е. те, которые непосредственно применя-ются в качестве жизненных средств (питьевая вода, лечебные минеральные воды);

б) ресурсы косвенного использования - те элементы природного комплекса которые необходимы для удовлетворения разнообразных физических и моральных потребностей человека (таких, как отдых, спорт, лечение болезней, эстетическое восприятие природы и т. п.), но не потребляются непосредственно.

4

III. Факторы антропогенного воздействия на окружающую среду

На интенсивность использования природных ресурсов и тесно связанное с нею состояние окружающей среды в современную эпоху объективно влияют две группы факторов:

• научно-техническая революция (НТР) и ее проявления в производственной деятельности человеческого общества;

• демографические факторы (рост численности населения, урбанизация). Эти две группы факторов взаимообусловлены. Принципиальная схема взаи-

модействия основных факторов в системе "общество - окружающая среда" по В.Ф. Протасову и А. В. Молчанову (1995), состоит из 2 подсистем (рис. 1):

• в социально-экономической подсистеме анализируется влияние научно-

технической революции на развитие и территориальное размещение производитель-ных сил с учетом демографических факторов, в том числе и урбанизации;

• в природно-ресурсной. подсистеме определяется влияние развития про-изводительных сил на количественное и тесно связанное с ним качественное исто-щение природных ресурсов различных видов:

• количественное истощение природных ресурсов связано с уменьшением их общих запасов в связи с высокими темпами расходования;

• качественное истощение связано с поступлением в окружающую среду (во-ду, атмосферу, почвенный и растительный покров) веществ - загрязнителей биосфе-ры.

IV. Способы предотвращения истощения и загрязнения природных ресурсов

Предотвратить истощение и загрязнение водных ресурсов призваны экологи-

зация промышленного и сельскохозяйственного производства путем:

- размещения новых производственных объектов в соответствии с наличными водными ресурсами и допустимыми экологическими нагрузками на природную сре-ду;

5

• совершенствования технологии производства и т. п.;

• очистки природных и сточных вод;

• проведения соответствующих мелиоративных мероприятий (правильное размещение культур с учетом водообеспеченности речных бассейнов; сокращение оросительных и поливных норм; уменьшение потерь на фильтрацию, испарение и непроизводительные сбросы; внедрение систем двустороннего действия с частично замкнутой циркуляцией воды и т. д.).

Угроза нависла и над лесными экосистемами. Значительный ущерб им нано-сят лесные пожары, возрастающие на всех континентах вырубки лесов для разнооб-разных нужд человека, что подрывает основы лесовос-становления. Поэтому непре-

менным условием сохранения жизни на Земле является сохранение биоразнообразия лесных экосистем, их устойчивости во времени и т. п.

Чрезмерный вылов морепродуктов с помощью современных навигационных и научно-технических средств (использование информационных спутниковых систем)

ведет к стремительному сокращению мировых рыбных ресурсов и деградации вод-

ных экосистем. Большую опасность для Мирового океана представляет загрязнение вод продуктами радиоактивного распада вследствие испытания ядерного оружия, непродуманного размещения производительных сил, попадания в воды пестицидов

• огромного количества сбрасываемых в воды отходов, а также загрязнения нефтью при затоплении барж или по другим причинам.

Первыми шагами по предотвращению загрязнений Мирового океана стали

Международная конвенция по предупреждению нефтяного загрязнения морей и океанов, подписанная в 1962 г.; запрет на сброс в Каспийское море нефти и нефте-продуктов, а также других промышленных ииных грязных стоков (1968); меры по предотвращению загрязнения бассейнов Черного, Азовского и Балтийского морей (1976). Но тем неменее степень их загрязнения достигла опасного уровня. Атомные электростанции загрязняют реки радиоактивными отходами, которые концентриру-ются в мельчайших планктонных организмах и рыбе, а затем по пищевым цепям пе-редаются и другим организмам.

Сточные воды, имеющие повышенную радиоактивность (100 Ки (кюри) на 1 л

• более), подлежат захоронению в подземные бессточные бассейны или специаль-ные резервуары. В дополнение к процессам самоочищения необходима очистка сточных вод.

Видовое разнообразие растений — основа стабильности экосистем, расшире-ния и улучшения селекционной практики. Заповедные территории (заповедники, национальные парки, ботанические сады и заказники), интродукционные питомники

• лесхозы необходимы для сохранения и размножения редких и очень редких видов (а для этого требуется примерно треть территории страны).

Ограниченность ресурсов Земли ставит проблему управления рациональ-

ным использованием природных ресурсов. Такое управление требует не только

обширных и глубоких знаний закономерностей и механизмов функционирования экологических систем, но и целенаправленного формирования экологического ми-ровоззрения людей, осознания ими единства с природой, необходимости перестрой-ки системы общественного производства и потребления.

6

V. Рациональное природопользование

Рациональное природопользование способствует сохранению природоре-сурсного потенциала и здоровья человека, экономному использованию природных ресурсов и обеспечению эффективного режима их воспроизводства. Однако как прошлые, так и современные производственные технологии не дают возможности полного сохранения природоресурсного потенциала, лишь приближаются в отдель-ных случаях к этому оптимуму. Такое несоответствие на протяжении человеческой истории способствует истощению отдельных видов природных ресурсов Земли в целом, обуславливая развитие экологического кризиса.

Существует три простых правила, позволяющих определить пределы ус-тойчивости потребления ресурсов.

Правило 1. Для возобновимых ресурсов темпы потребления не должны пре-вышать темпы восстановления.

Правило 2. Темпы потребления невозобновимых ресурсов не должны превы-шать темпы их замены на возобновимые. Например, при эксплуатации нефтяных месторождений часть выручки должна вкладываться в разработку и производство альтернативных источников энергии, таких, как солнечные батареи, приливно-отливные электростанции и пр.

Правило 3. Интенсивность выброса загрязнителей не должна превышать ско-рости их переработки природной средой.

• настоящее время эти правила не соблюдаются. При этом наблюдаются зна-чительные различия между экономически развитыми и развивающимися странами. Для развитых стран более характерно нарушение третьего правила. Количество от-ходов производства настолько возросло в последние десятилетия, что стало угро-жать жизнедеятельности человека.

Значительное количество отходов способствует загрязнению окружающей среды и ее компонентов - атмосферы, гидросферы, почв.

Ежегодно в атмосферу Земли выбрасывается 60 млн. твердых частиц, способ-ствующих формированию парникового эффекта, кислотных осадков, замутнению атмосферы и образованию смога. Качество воздушной среды, с точки зрения здоро-вья человека, постоянно снижается, что особенно характерно для крупных мегапо-лисов в развивающихся странах, как, например, Мехико с его 20-миллионным насе-лением.

• развивающихся странах в основном не соблюдается первое правило, и по-этому они страдают от истощения возобновляемых ресурсов. Истощение связано главным образом с бурным ростом населения вследствие демографического взрыва

• только отчасти с ростом интенсивности производства.

Ежегодно вследствие развития процессов эрозии развивающиеся страны те-ряют 4-5 млн. га сельскохозяйственных земель. Особенно тяжелое положение скла-дывается в Африке, где сильно деградированы 17% площади всего материка, значи-тельно возросла площадь пустынь. Темпы освоения новых земель и рекультивация нарушенных значительно отстают от темпов деградации.

Развивающиеся страны располагают '/₂ всех мировых лесных ресурсов. Бес-системная вырубка леса привела к тому, что если в развитых странах, в том числе в России, площадь лесов стабилизировалась, то в этих странах происходит ежегодное

7

уменьшение их площади.

8

Лекция 7 Пищевые ресурсы человечества

План изучения нового материала:

I Продовольственная проблема и пути решения II Проблемы рационального питания

III. Пищевая химия

I Продовольственная проблема и пути решения

Глобальная продовольственная проблема – едва ли не древнейшая из всех глобальных проблем человечества.

В наши дни продовольственный потенциал Земли в принципе достаточен для удовлетворения потребностей ее жителей.

Старинная мудрость гласит: «Человек ест, чтобы жить, а не живет, чтобы есть». Количество пищи, необходимой ему для нормальной жизни и деятельности, зависит от пола, возраста, веса, роста, от характера и условий труда, быта, от клима-тических особенностей территории. Ученые считают, что медицинская норма кало-рийности потребляемой пищи должна быть не меньше 2300-2600 ккал и 70-100 г белка в сутки. Но в настоящее время, по данным ООН, почти 2/3 человечества проживает в странах, где ощущается постоянная нехватка продуктов. Вот поче-

му продовольственную проблему следует считать глобальной.

Конечно, при этом нужно иметь в виду, что для стран Севера явление голода и недоедания в целом уже не характерно. Эти страны ныне производят и потребляют более 3/4 мирового продовольствия, хотя в них проживает менее 15% населения Земли. В большинстве развитых стран средняя калорийность питания превышает 3000 ккал/сутки. Напротив, в этих странах становится все больше переедающих, имеющих излишнюю массу тела («переедающая нация» - 600 млн. чел). В странах же Юга, несмотря на заметный рост середней калорийности питания в последние десятилетия, этот показатель едва дотягивает до медицинской нормы, а в Африке к югу от Сахары составляет всего 2000 ккал/сутки.

Калорийность питания (ккал на 100г)

огурцы, помидоры–15-25 картофель–90

капуста-25 виноград-70

бананы-100 цитрусовые-40-60

орехи-500-600

хлеб-200-250 батон-250

макароны-340 крупа овсяная-370

крупа гречневая-320 сахар-400

шоколад-500-550

млоко-60 сметана 20 %-280

творог жирный-240 сыр твердый – 300-400

сыр плавленный-250 сырок глазированный-350-400

молоко сгущенное-330 мороженое-130-200

мясо-100-170 птица-170-200

ветчина-380 колбаса-200-350

яйцо 1 штука-75 сало свиное-850

жир свиной-930 масло сливочное-790

маргарин-720-750

1

Нужно иметь в виду, что голод в наши дни, как и в прошлом проявляется в

двух главных формах:

• хроническое, постоянное голодание, которое действует восновном косвенно, увеличивая подверженность людей к различного рода заболеваниям;

• «собственно голод» приводящий к массовой гибели людей.

По оценкам ВОЗ – недоедание – если норма суточного потребления ниже 1800 ккал.; голод – ниже 1000 ккал.

С учетом таких норм на начало 90-х годов, число голодающих составляло – 500 – 550 млн. человек, а недоедающих – 1-1,3 млрд. человек. Непосредственно от голода в развивающихся странах ежегодно умирает от 13 до 18 млн. человек, ¾ из которых дети.

Вот почему для решения продовольственной проблемы человечество должно полнее использовать ресурсы растениеводства, животноводства и рыболовства. При этом оно может идти двумя путями.

Экстенсивный путь заключается в дальнейшем расширении пахотных, паст-бищных и рыбопромысловых угодий.

Пример. Площадь пригодных для сельскохозяйственной обработки земель на нашей планете составляет 3,2-3,4 млрд га, из которых пока используется менее по-ловины. Основные резервы таких земель находятся в Африке южнее Сахары и в Ла-тинской Америке.

Обеспеченность пашней на душу населения (в га):

• в среднем по миру – 0,2

• Россия – 0,9

• Великобритания, ФРГ, Япония – 0,1

• Канада – 1,5 га

• Австралия - 3

Однако, поскольку все самые плодородные и удобно расположенные земли практически уже освоены, этот путь требует очень больших затрат.

Интенсивный путь заключается, прежде всего, в повышении биологической продуктивности существующих угодий. Решающее значение для него будут иметь биотехнология, использование новых, высокоурожайных сортов и новых методов обработки почвы, дальнейшее развитие механизации, химизации, а также мелиора-ции, история которой насчитывает уже несколько тысячелетий, начиная с Месопо-тамии, Древнего Египта и Индии.

Пример. Только в течение XX в. площадь орошаемых земель увеличилась с 40 до 270 млн га. Ныне эти земли занимают примерно 20% обрабатываемых земель, но дают до 40 % хозяйственной продукции. Орошаемое земледелие применяется в 135 странах, причем 1/5 орошаемых земель находится в Азии.

Разрабатывается и новый нетрадиционный способ производства продоволь-ствия, который заключается в «конструировании» искусственных пищевых продук-тов на основе белка и натурального природного сырья.

Ученые подсчитали, что для обеспечения населения Земли продовольствием нужно было в последней четверти XX в. увеличить объем сельскохозяйственного производства в 2 раза, а к середине XXI в. - в 5 раз. Расчеты показывают, что, если бы достигнутый к настоящему времени во многих развитых странах уровень сель-

2

ского хозяйства был распространен на все страны мира, можно было бы полностью удовлетворить потребности в продовольствии 10 млрд человек и даже больше. Сле-

довательно, интенсивный путь является главным путем решения продовольствен-

ной проблемы человечества. Уже теперь он обеспечивает 9/10 всего прироста про-дукции земледелия.

3

II Проблемы рационального питания

Питание - важнейшая физиологическая потребность организма, от которой во многом зависит состояние здоровья и работоспособность человека. Оно необходимо для построения и непрерывного обновления клеток и тканей, восполнения энергоза-трат, выработки ферментов, гормонов и других регуляторов обменных процессов в организме. Проблема здорового питания непосредственно связана с экологическими условиями получения, производства и хранения пищевого сырья и пищевой продук-ции.

Качество пищевых продуктов определяется комплексом характеристик и, в первую очередь, пищевой ценностью, объединяющей биологическую и энергетиче-скую ценность, органолептические и санитарно-гигиенические показатели.

Современные принципы физиологии питания побуждают более серьезно забо-титься о соответствии медико-биологическим требованиям, предъявляемым к про-дуктам питания.

Согласно концепции сбалансированного питания, для нормальной жизнедея-тельности человека необходимо не только поступление в организм необходимых компонентов пищи, но и обеспечение определенных соотношений между ними.

Основой полноценного питания человека является качество, количество и со-отношение потребляемой им сельскохозяйственной продукции.

Широкий ассортимент возделываемых зерновых, зернобобовых, овощных, са-дово-ягодных культур и производимых продуктов животноводства в России позво-ляет обеспечить потребность населения в питательных и биологически активных веществах. Однако доля каждого продукта в пищевом балансе человека изучена не-

достаточно. Наука о полноценном и нормированном питании человека только начинает развиваться, несмотря на то, что от организации полноценного питания за-висят нормальная жизнедеятельность и максимальное проявление генетического по-тенциала человека, профилактика около 80% заболеваний, работоспособность и про-должительность жизни.

Установлено также, что огромные возможности иммунной, генетической и биологической памяти максимально проявляются только при полном и постоянном обеспечении организма питательными и биологически активными веществами.

В результате исследований определен набор продуктов питания и их соотно-шение для разных групп населения с учетом максимальной обеспеченности пита-тельными и биологически активными веществами. Из этих данных следует, что для обеспечения потребностей населения необходимо около 60 наименований продук-тов.

Так, например, для взрослого человека с массой тела 75 кг необходимо на год

(в кг):

хлеба – 74 крупы гречневой – 30

гороховой- 7,5 перловой - 14,8

манной – 14 кукурузной - 7,5

пшена – 22 риса – 30

вермишели - 18,5 макарон -18,5

муки пшеничной и др. - 36,5 картофеля - 109,5

моркови - 25,7 капусты - 29,3

4

свеклы - 18,3 лука – 18

чеснока - 1,8 тыквы - 9,2

редьки - 3,7 редиса – 3

огурцов - 18,5 помидоров - 29,5

баклажан - 5,5 фасоли – 5

перца салатного – 4 укропа - 0,4

петрушки - 0,4 клубники - 3,9

малины - 3,5 смородины - 5,5

крыжовника - 1,8 облепихи – 2

вишен - 3,7 винограда – 4

яблок – 11 абрикосов - 2

груш - 1,5 слив - 2,5

апельсинов – 5 лимонов - 3,7

арбузов – 15 дынь - 3,5

орехов - 2,5 меда - 4,8

сахара - 15,3 молока – 148

творога – 4 сыра - 4,5

сметаны - 5,5 кефира – 8

масла сливочного - 7 яиц - 11,8

рыбы - 18,6 мяса говяжьего – 20

свиного – 11 куриного - 5,5

утиного – 4 гусиного – 5

кроличьего - 5,5

Для того чтобы эти продукты как можно чаще входили в состав диеты, все они с учетом сходства химического состава распределены на 10 групп: 1 - хлеб и хлебо-продукты, 2 - крупы, 3 - овощи, 4 - корнеклубнеплоды, 5 - ягоды, 6 - фрукты, 7 - мо-локо и молочные продукты, 8 - мясо и мясные продукты, 9 - мед, сахар и другие кондитерские добавки, 10 - вода питьевая, минеральная и другие напитки. Из каж-дой группы один или несколько продуктов должны входить в диету взрослого чело-века, при этом их необходимо периодически менять, учитывая, что продукты даже одной группы имеют разный химический состав.

Исходя из этого при определении структуры посевных площадей и товарного производства продуктов растениеводства и животноводства необходимо учитывать не только конъюнктуру рынка, но и потребность населения в продуктах питания. В связи с этим все продукты питания распределяются на группы с учетом трудоемко-сти и рентабельности их производства. Производство особо трудоемких и низкорен-табельных продуктов должно субсидироваться государством в результате совер-шенствования налоговой и кредитной политики.

Расчеты показывают, что при научной организации и координации производ-ства на территории России, составляющей восьмую часть суши, можно кормить вы-сококачественными продуктами питания 1,5 -2 млрд. человек. Это значит, что при росте промышленного производства в западных странах и увеличении населения основным поставщиком продуктов питания в Европе и в мире должна стать Россия. Это можно ускорить, разрабатывая новые технологии производства и переработки продуктов питания и активно выводя их на внешние рынки.

5

Однако в последнее десятилетие состояние питания и здоровья населения Рос-сии, в том числе ее отдельных регионов, особенно экологически неблагополучных, характеризуется негативными тенденциями. Среди причин заболеваний большое место занимает нарушение структуры питания, обусловленное как недостаточным потреблением пищевых веществ, в первую очередь витаминов, макро- и микроэле-ментов, полноценных белков, так и нерациональным их соотношением. Среди ма-лоимущих слоев населения усиливается тенденция недостаточного потребления продуктов питания. Обследование семейных бюджетов, например, в неблагоприят-ной в экологическом отношении Кемеровской области свидетельствует о постоянно снижающихся показателях потребления основных пищевых продуктов питания.

Нарушения в питании населения вызваны кризисным состоянием как произ-водства продовольственного сырья и пищевых продуктов, так и резким ухудшением экономического положения в стране.

• качестве срочных мер учеными сейчас разрабатываются региональные це-левые программы по профилактике заболеваний, связанных с несбалансированным питанием. Цель программ - улучшение питания и состояния здоровья различных групп населения.

Для решения проблемы поставлены следующие приоритетные задачи:

— организация системы регионального мониторинга по обеспечению населе-ния витаминами и микроэлементами;

— изучение фактического состояния питания и здоровья различных групп на-селения;

— разработка и внедрение в производство пищевых продуктов, обогащенных незаменимыми питательными веществами;

— осуществление программы непрерывного обучения различных групп насе-ления в области организации рационального питания.

• результате выполнения разработанных программ будет создана система производства и потребления обогащенных продуктов питания, которая позволит улучшить питание и состояние здоровья, что в свою очередь обеспечит снижение заболеваний и повышение качества жизни.

Большую работу в указанном направлении проводят сотрудники Института

питания Российской академии медицинских наук (РАМН).

Массовые обследования, регулярно проводимые Институтом питания РАМН

• охватывающие более 90% населения страны, свидетельствуют о глубоком дефи-ците как у детского, так и у взрослого населения прежде всего витаминов С, группы В и бета-каротина. Серьезную проблему для многих регионов России представляет недостаточная обеспеченность населения минеральными веществами - кальцием, магнием и железом.

Нарушение структуры питания населения приводит к различным формам им-мунодефицитов, снижению сопротивляемости организма инфекциям и другим не-благоприятным факторам окружающей среды, к увеличению частоты таких заболе-ваний, как железодефицитные анемии у взрослых и детей; связанные с дефицитом йода заболевания щитовидной железы, а с дефицитом кальция - заболевания опор-но-двигательного аппарата и др.

Один из эффективных путей улучшения обеспеченности организма витамина-

6

ми и минеральными веществами - использование в питании населения экологически чистых и высококачественных пищевых продуктов.

В соответствии с заданиями государственных научно-технических программ («Витаминизация пищи»; « Ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС»; « Здоровье населения России» и др.) специалистами Института питания РАМН совместно с отраслевыми НИИ агропромышленного комплекса России раз-работаны рецептуры и технологии продуктов питания массового потребления и ле-чебно-профилактического назначения, обогащенных биологически активными добавками (БАД) - витаминами, микро- и макроэлементами, высокоэффективными полисахаридами. Среди них:

— хлебобулочные изделия, обогащенные витаминами, бета-каротином, желе-зом, пищевыми волокнами, изделия со сбалансированным минеральным составом;

— кондитерские изделия на пектине с витамином С и бета-каротином;

— мучные кондитерские изделия с бета-каротином;

— молочные и жировые продукты с бета-каротином;

— концентраты напитков, содержащие комплекс из 12 витаминов, бета-каротин, железо, кальций и магний;

— лечебно-профилактические соли, обогащенные соединениями калия, маг-ния и стабильными соединениями йода. При разработке рецептур и технологии спе-циализированных пищевых продуктов использовались следующие группы добавок:

1. Поливитаминные и витамино-минеральные смеси. 2. Водо- и жирорастворимые препараты бета-каротина.

3. Полифункциональные натуральные добавки (специально обработанные для повышения устойчивости зародышевые хлопья; порошки лекарственных растений).

Биологически активные добавки отличаются высокой стабильностью (мик-рокапсулированные стабилизированные смеси водо- и жирорастворимых витами-нов; высокостабильный йодат калия); технологичностью (водорастворимые препа-раты бета-каротина для пищевой промышленности); хорошей усвояемостью (ста-бильные и легкоусвояемые соединения железа и кальция).

Институтом питания РАМН совместно со специалистами агропромышленного комплекса разработан большой ассортимент продуктов лечебно-профилактического назначения, обогащенных витаминами, каротином, минеральными веществами. Среди них хлебобулочные изделия, обогащенные витаминами, бета-каротином (булка «Шахтерская» витаминизированная, булочка «Здоровье», батон с каротином, булка «Янтарная»); стерилизованное молоко «Провита», обогащенное каротином и витамином С; мучные кондитерские изделия - крекеры, сахарное, сдобное печенье, обогащенное комплексом витаминов, каротином; кондитерские изделия на пектине - мармелад «Рыжик», «Апельсиновые дольки», зефир «Солнечный» с витамином С и бета-каротином.

Утверждены «Методические рекомендации по использованию пищевых про-дуктов, обогащенных витаминами и бета-каротином в лечебно-профилактическом питании людей, проживающих в экологически неблагоприятных регионах, в том числе пострадавших от радиационных катастроф».

Специалистами Института питания РАМН и ЗАО «Валетек» разработана се-

рия высокоэффективных витамино-минеральных комплексов в виде сухих

7

смесей для напитков «Золотой шар». Эти продукты обогащены всеми 12 витами-нами и бета-каротином и предназначены для питания как детского, так и взрослого населения. Как известно, витминный дефицит, характерный для «здоровых» людей, усугубляется при диабете, утяжеляет течение этого заболевания, затрудняет реаби-литацию. Ученые Института питания РАМН создали специальную рецептуру кон-центрата низкокалорийного напитка («Золотой шар»), в котором сахар заменена на фруктозу с добавлением высокоэффективного, но лишенного калорий подсластите-ля - аспартама. «Золотой шар» на фруктозе - надежный источник всех необходимых витаминов и каротина для больных диабетом и людей с избыточной массой тела.

«Золотой шар» с добавкой легкоусвояемой формы железа предназначен бе-ременным женщинам и людям с железодефицитной анемией.

«Золотой шар с кальцием и магнием» рекомендуется детям и подросткам для профилактики рахита, женщинам после 40 лет и пожилым людям - для профи-лактики остеопороза.

В особую группу продуктов с оптимизированным минеральным составом можно выделить разработанные Институтом питания РАМН лечебно-

профилактические соли: «Соль пищевая профилактическая» с пониженным содержанием натрия и «Соль пищевая йодированная».

Предпосылкой для разработки рецептур солей с пониженным содержанием натрия явилось то, что для огромного большинства людей характерно избыточное потребление хлористого натрия.

Именно этот избыток расценивается как фактор, повышающий риск гиперто-нической болезни, ухудшающий работу почек и сердца. Ограничение потребления хлорида натрия - важное звено в профилактике гипертонической болезни и такого грозного осложнения диабета, как нефропатия. В составе «Соли пищевой профи-

лактической» 30% натрия заменены на калий и магний, благоприятно воздейст-

вующие на работу сердечной мышцы. Эта соль рекомендуется вместо обычной по-варенной соли для приготовления и досаливания пищи в количестве 5-6 г в сутки, что обеспечивает 35% физиологической потребности в калии и 15% - в магнии.

«Соль пищевая профилактическая» с пониженным содержанием натрия прошла успешные испытания в клинике лечебного питания Института питания РАМН и Центре профилактической медицины Минздрава Российской Федерации.

Для восполнения недостаточного потребления йода с рационом пищи разра-ботана «Соль пищевая йодированная», которая предназначена для приготовления и досаливания пищи. Недостаток йода приводит к тяжелым нарушениям в организ-ме человека. Он служит причиной так называемого эндемического зоба или базедо-вой болезни - увеличения щитовидной железы, грозящего переходом в рак. Другое проявление йодной недостаточности - снижение работоспособности, угнетение им-мунной системы, нарушение умственного развития, детородной функции, низкий рост. Дефицит йода во время беременности ведет к выкидышам, рождению глухо-немых, умственно неполноценных детей.

Потребность взрослого человека в йоде составляет 150-300 мкг в сутки.

Из-за низкого содержания этого элемента в воде и продуктах питания его поступле-ние с обычным рационом недостаточно.

Разработанная технология предусматривает обогащение соли йодом в форме

8

высокостабильного йодата калия (КЮ₃) до уровня 40 мкг йода в 1 г соли. Эта соль в количестве 5-6 г в сутки полностью обеспечивает потребность организма в йоде.

На все перечисленные лечебно-профилактические продукты разработана и ут-верждена нормативно-техническая документация, имеются гигиенические сертифи-каты, рекомендации органов здравоохранения. Промышленное производство этих продуктов осуществляет ЗАО «Валетекпродимпэкс».

Широкомасштабная апробация разработанных продуктов в организованных детских коллективах (Самара, Смоленск, Каменск-Уральский Екатеринбургской обл.), в лечебных учреждениях Москвы, Санкт-Петербурга, Мценска Орловской об-ласти позволила накопить положительный опыт использования специализирован-ных продуктов в питании людей, страдающих гипертонической болезнью, заболева-ниями желудочно-кишечного тракта (эрозивный гастрит, язва 12-перстной кишки и др.), инсулинозависимым сахарным диабетом, беременных и кормящих женщин с железодефицитной анемией, а также ликвидаторов аварии на Чернобыльской АЭС и др.

Практика показывает, что качество продуктов питания во многом определяет-ся техническим состоянием оборудования, приспособлений и инструментов, приме-няемых на предприятиях перерабатывающей промышленности. Например, на пред-приятиях хлебопекарной промышленности на качество выпечки хлеба влияют ха-рактеристики системы смазки оборудования, удобство и безопасность ручного ин-струмента, организация мойки емкостей и удаления осадка из них, организация от-вода диоксида углерода, исключение прилипания теста к узлам и деталям оборудо-вания, гигиеническое состояние материалов и поверхностей, контактирующих с сырьем и конечным продуктом и др. Большинство этих и других характеристик на крупных хлебозаводах обычно соответствует требованиям стандартов и отраслевых правил охраны труда. Однако по объективным и субъективным причинам даже на таких предприятиях, не говоря о частных и малых, приведенные требования нередко не соблюдаются, например тщательность и аккуратность смазки оборудования часто зависит от отношения персонала к работе, хотя смазка должна осуществляться ав-томатически, дистанционно, а не вручную.

9

III Пищевая химия

Три килограмма химических веществ. Вот то количество, которое проглаты-вается за год среднестатистическим потребителем самых разных, порой абсолютно привычных продуктов: кексов, или мармелада. Красители, эмульгаторы, уплотните-ли, загустители присутствуют теперь буквально во всем. Естественно, возникает во-прос: зачем производители добавляют их в продукты питания и насколько безвред-ны эти вещества?

Специалисты договорились считать что «пищевые добавки - это общее на-звание природных или синтетических химических веществ, добавляемых в продук-ты питания с целью придания им определенных свойств (улучшения вкуса и запаха, повышения питательной ценности, предотвращения порчи продукта т. д.), которые не употребляются в качестве самостоятельных пищевых продуктов».

Формулировка вполне четкая и понятная, однако, далеко не все в этом вопросе просто многое зависит от честности и элементарной порядочности производителей, оттого, что именно и в каких количествах они используют для придания продуктам товарного вида.

Порядковый номер вкуса

Пищевые добавки - это не изобретение нашего высокотехнологического века. Соль, сода, пряности известны людям с незапамятных времен. Но вот подлинный расцвет их использования начался все-таки в XX веке – веке пищевой химии. На до-бавки были возложены большие надежды. И они оправдали ожидания в полной ме-ре. С их помощью удалось создать большой ассортимент аппетитных долгохраня-щихся и при этом мене трудоемких в производстве продуктов. Завоевав признание, «улучшители» были поставлены на поток. Колбасы стали нежно-розовыми, йогурты свежефруктовыми, а кексы пышно-нечерствеющими. «Молодость» и привлекатель-ность продуктов обеспечили именно добавки, которые используют в качестве кра-сителей, эмульгаторов, уплотнителей, загустителей, желеобразователей, глазирова-телей, усилителей вкуса и запаха, консервантов...

Их наличие в обязательном порядке указывается на упаковке в перечне ингре-диентов и обозначаются буквой «Е» (начальная буква в слове «Europe» (Европа). Пугаться их присутствия не следует, большинство наименований при правильном соблюдении рецептуры вреда здоровью не несет, исключения составляют лишь, те, которые у отдельных людей могут вызывать индивидуальную непереносимость

Далее за буквой следует число. Оно позволяет ориентироваться в многообра-зии добавок, являясь, согласно Единой европейской классификации, кодом конкрет-

ного вещества. Например, Е152 - совершенно безобидный активированный

уголь, Е1404 - крахмал, а Е500 - сода.

Кодами Е100-Е182 обозначают красители, усиливающие или восстанавли-вающие цвет продукта.

Кодами Е200-Е299 - консерванты, повышающие срок хранения продуктов за счет защиты их от микробов, грибков и бактериофагов. В эту же группу включены химические стерилизующие добавки, используемые при созревании вин, а также де-зинфицирующие вещества.

10

Е300-Е399 - антиокислители, защищающие продукты от окисления, например от прогоркания жиров и изменения цвета нарезанных овощей и фруктов.

Е400-Е499 - стабилизаторы, загустители, эмульгаторы, назначение которых - сохранять заданную консистенцию продукта, а также повышать его вязкость.

Е500-Е599 - регуляторы рН и вещества против слеживания. Е600-Е699 - ароматизаторы, усиливающие вкус и аромат продукта. Е900-Е999 - антифламинги (пеногасители).

Е1000-Е1521 - все остальное, а именно - глазирователи, разделители, гермети-ки, улучшители муки и хлеба, текстураторы, упаковочные газы, подсластители.

Пищевых добавок под номерами Е700-Е899 пока не существует, эти коды за-резервированы для новых веществ, появление которых не за горами.

Еда завтрашнего дня

Август 2006 года ознаменовался сразу двумя сенсациями. На Международном кот, микологов, проходившем в австралийском городе Каирнсе, доктор Марта Тани-ваки Бразильского института пищевых технологий сообщила, что ей удалось рас-крыть тайну кофе. Его неповторимый вкус обусловлен деятельностью грибков, по-падающих в кофе зерна во время их роста. При этом, каким будет грибок и насколь-ко он разовьется, зависит от природных условий области, в которой выращен кофе. Именно поэтому разные сорта бодрящего напитка так сильно отличаются друг от друга. У этого открытия, по мнению ученых, большое будущее, ведь если научится культивировать грибки, можно придать, новый вкус не только кофе, а если пойти дальше то и вину, и сыру.

А вот американская биотехнологическая компания Intralytix предложила ис-пользовать в качестве пищевых добавок вирусы. Это ноу хаy позволит справиться со вспышками такого опасного заболевания, как дистериоз, который, несмотря на все усилия санитарных врачей, только в США ежегодно уносит жизни порядка 500 че-ловек. Биологами был создан коктейль из 6 вирусов, губительных для бактерии Lis-teria monocytogenes, но абсолютно безопасных для человека. Управление по контро-лю за пищевыми продуктами и медикаментами США (FDA) уже дало добро на об-работку им ветчины, хот-догов, сосисок, колбас и других мясных продуктов.

Насыщение же продуктов особыми питательными веществами, практикую-щееся в последние десятилетия в развитых странах, позволило практически полно-стью ликвидировать болезни, связанные с недостатком того или иного элемента. Так ушли в прошлое хейлоз, ангулярный стоматит, глоссит, себорейный дерматит, конъюнктивит и кератит, связанные с недостатком витамина В₂, рибофлавина (кра-ситель E101, придающий продуктам красивый желтый цвет); цинга, обусловленная дефицитом витамина С, аскорбиновой кислоты (антиоксидант Е300); малокровие, причиной которого является недостаток витамина Е, токоферола (антиоксидант

Е306).

Логично предположить, что в будущем достаточно будет выпить специальный витаминно-минеральный коктейль или принять соответствующую таблетку, и про-блемы с питанием будут решены.

Впрочем, ученые и не думают останавливаться на достигнутом, некоторые даже предрекают, что к концу XXI века наш рацион будет сплошь состоять из пи-

11

щевых добавок. Звучит фантастически и даже несколько жутковато, однако надо вспомнить, что подобные продукты уже существуют. Так, суперпопулярные в XX веке жевательная резинка и Coca Cola получили свой неповторимый вкус именно благодаря пищевым добавкам. Вот только общество подобный энтузиазм не разде-ляет. Армия противников пищевых добавок увеличивается не по дням, а по часам. Почему?

Страсти разгораются

Проблема в том, что не все пищевые добавки, используемые в промышленно-сти, хорошо изучены. Типичный пример - подсластители, искусственные замените-

ли сахара: сорбит (E420), аспартам (Е951), сахарин (Е954) и другие.

Долгое время медики считали их абсолютно безопасными для здоровья и на-значили как больным сахарным диабетом, так и просто желающим похудеть. Одна-ко в последние два десятилетия выяснилось, что сахарин являетется канцероге-ном. Во всяком случае, потребляющие его лабораторные животные болели раком, правда, только в том случае, если съедали сахарин в объеме, сопоставимом с их coбственным весом. Ни один человек на такое неспособен, а значит, и рискует го-раздо меньше А вот большое количество сорбита (порндка 10 граммов и более) мо-жет вызвать желудочно-кишечную недостаточность и явиться причиной диареи. Кроме того, сорбит способен усугубить синдром раздраженной толстой кишки и на-рушение всасывания фруктозы.

История пищевых добавок XXI века также ознаменовалось скандалом. В июле 2000 года представители американского Общества по защите прав потребителей, за-ручившись во поддержкой прокурора штата Коннектикут Ричарда Блюменталя, об-ратились в Управление по контролю за пищевыми продуктами и медикаментами США (FDA) с требованием при остановить продажу продуктов питания, обогащен-ных теми или иными веществами.Речь в частности, шла об апельсиновом соке с кальцием, печенье с антиоксидантами, маргарине, понижающем уровень «плохого» холестерина, пирогах с пищевыми волокнами, а также напитках, сухих завтраках и чипсах с добавками на основе растительного сырья. Аргументируя свое требование, Ричард Блюменталь заявил, основываясь на данных, что «отдельные добавки мо-

гут мешать действию лекарственных препаратов. Очевидно, что существуют и другие побочные эффекты, которые пока еще не обнаружены». Как в воду смотрел. Тремя месяцами позже группа французских исследователей, изучавших свойства пищевых волокон, заявила, что они не только не защищают от рака кишечника, но и могут его спровоцировать. В течение трех лет они наблюдали за 552 добровольцами с предраковыми изменениями в кишечнике. Половина испытуемых питалась, как обычно, второй половине в пищу ввели добавку на основе шелухи исфагулы. И что же? В первой группе заболело всего 20%, во второй - 29%. В августе 2002 года мас-ла в огонь подлила министр здравоохранения Бельгии Магда Элвоэрт, обратившаяся к руководству Евросоюза с призывом запретить на территории ЕС жевательную

резинку и таблетки с фтором, которые, конечно, защищают от кариеса, но, с другой стороны, провоцируют остеопороз.

В январе 2003 года в центре внимания общественности оказались пищевые красители, точнее, один из них - кантаксантин. Люди его в пищу не используют, а

12

вот лососю, форели, а также курам в корм его добавляют с тем, чтобы их мясо приобрело красивый цвет. Специальная комиссия ЕС установила, что «существует неопровержимая связь между повышенным потреблением кантаксантина животны-ми и проблемами со зрением у людей».

Однако настоящий фурор произвел доклад британского профессора Джима Стивенсона, обнародованный весной 2003 года. Объектом исследования ученых из Университета Саутгемптона (Великобритания) стали пятилетние близнецы Майкл и Кристофер Паркеры. В течение двух недель Майклу не paзрешали употреблять в пищу конфеты Smartl Sunny Delight, напитки красного цвета, а также газированные напитки и многие продукты с химическими добавками. Мама близнецов Линн Пар-кер так охарактеризовала результаты эксперимента: «Уже на второй день я увидела перемены в поведении Майкла. Он стал намного послушнее, развилось чувство юмора. В доме снизился уровень стресса в отношениях между мальчиками меньше агрессивности».

О влиянии пищевых добавок на поведение подростков сообщили и ученые из Австрии. Они определили, что пропионат кальция (Е282), добавляемый в хлеб, как консервирующее вещество, может приводить к сильным колебаниям настрое-

ния, нарушениям сна и концентрации внимания у детей.

В апреле 2005 года международная группа исследователей под руководством Гривса заявила, что пищевые добавки являются причиной 0,6-0,8% случаев

хронической крапивницы.

Правда жизни

Надо принимать во внимание и то, что в силу своей психологии человек за-частую не может отказаться от того, что вредно, но вкусно. Показательна в этой свя-зи история с усилитель вкуса глутаматом натрия (Е621). В 1907 году сотрудник Императорского унииерситета Токио (Япония) Кикунае Икэда впервые получил бе-лый кристаллический порошок, который усиливал вкусовые ощущения за счет уве-лечения чувствительности сосочков языка. Ив 1909 году он запатентовал свое изо-бретение, и глутамат натрия начал победное шествие по миру.

В настоящее время жители Земли ежегодно потребляют его в количестве свыше 200 тысяч тонн не задумываясь о последствиях. Между тем в специальной медицинской литературе появляется все больше данных о том, что глутамаг нега-

тивно влияет на головной мозг, уху состояние больных бронхиальной астмой, приводит к разрушению сетчатки глаза и глаукоме.

Именно на глутамат натрия некоторые исследователи возлагают вину за рас-пространение «синдрома китайского ресторана». Вот уже несколько десятков лет в различных уголках мира фиксируют загадочное заболевание, природа которого до сих пор неясна. У абсолютно здоровых людей ни с того ни с сего повышаете и тем-пература, краснеет лицо, появляются боли в груди. Единственное, что объединяет пострадавших, - все они незадолго до болезни посещали китайские рестораны, по-вара которых склонны злоупотреблять «вкусным» веществом. Между тем, по дан-ным ВОЗ, прием 3 граммов глутамата натрия в день «является очень опасным для здоровья».

И все-таки надо смотреть правде в глаза. На сегодняшний день без пище-

13

вых добавок (консервантов и т. д.) человечеству не обойтись, поскольку имен-но они, а не сельское хозяйство, способны обеспечить 10 % ежегодного прирос-та продовольствия, без которого НАселение Земли просто окажется на грани голодной смерти. Другой вопрос, что они долж ны быть максимально безопасными для здоровья. Санитарные врачи, конечно, об этом заботятся, но и всем остальным не стоит терять бдительность, внимательно читая то, что написано на упаковке.

Мнение специалиста Ольга ГРИГОРЯН, ведущий научный сотрудник Отделения профилак-

тической и реабилитационной диетологии Клиники лечебного питания ГУ НИИ питания РАМН, кандидат медицинских наук.

В принципе нет ничего странного в том, что любые химические наполнители, без которых немыслим современный пищепром, чреваты аллергическими реакция-ми, нарушениями работы желудочно-кишечного тракта. Однако доказать, что при-чиной болезни стала именно та или иная пищевая добавка, чрезвычайно сложно. Можно, конечно, исключить подозрительный продукт из диеты, потом его ввести и посмотреть, как это воспримет организм, но окончательный вердикт: какое именно вещество вызвало аллергическую реакцию, можно только после серии дорогостоя-щих тестов. Да и чем это поможет больному, ведь в следующий раз он может купить продукт, на котором это вещество просто не будет указано? Я могу только пореко-мендовать избегать красивых продуктов неестественного цвета со слишком назой-ливым вкусом.

Производители прекрасно осведомлены о возможных рисках применения пи-щевых добавок и идут на них вполне сознательно. Аппетитный вид мясных изде-лий, который обусловлен применением нитрита натрия (консервант Е250), давно стал притчей во языцех. Избыток его негативно сказывается на обменных процес-сах, угнетающе действует на органы дыхания, имеет онконаправленное действие. С другой стороны, достаточно один раз посмотреть на домашнюю колбасу серого цве-та, чтобы понять - в этом случае из двух зол выбрано меньшее. И, чтобы не созда-вать самому себе проблем и не превышать предельно допустимую концентрацию нитрита натрия, не ешьте каждый день колбасу, особенно копченую, и все будет в порядке.

14

Черный список Пищевые добавки, запрещенные к применению в пищевой промышлен-

ности РФ Е121 - цитрусовый красный 2

Е123 - красный амарант Е216 - парагидроксибензойной кислоты пропиловый эфир

Е217 - парагидроксибензойной кислоты пропилового эфира натриевая соль Е240 - формальдегид Всего несколько лет назад запрещенные добавки, несущие в себе явную угро-

зу для жизни, использовались очень активно. Красители Е121 и Е123 содержались в сладкой газированной воде, леденцах, цветном мороженом, а консервант Е240 - в различных консервах (компоты, варенья, соки, грибы и т. д.), а также практически во всех широко рекламируемых импортных шоколадных батончиках.

В 2005 году под запрет попали консерванты Е216 и Е217, которые широко использовались в производстве конфет, шоколада с начинкой, мясных продуктов, паштетов, супов и бульонов. Как показали исследования, все эти добавки могут спо-

собствовать образованию злокачественных опухолей.

Пищевые добавки, запрещенные к применению в пищевой промышлен-ности ЕС, но допустимые в РФ Е425 - конжак (Конжаковая мука)

(I) конжаковая камедь

(II) конжаковый глюкоманнан

Е425 применяются для ускорения процесса соединения плохо смешиваемых веществ. Они включены во многие продукты, особенно типа Light, например шоко-лад, в котором растительный жир заменяется водой. Сделать это без подобных до-бавок просто нельзя. Е425 не вызывает серь езных заболеваний, но в странах Евро-союза конжаковая мука не используется. Ее изъяли из производства после того, как было зафиксировано несколько случаев удушья маленьких детей, в дыхательные пу-ти которых попадал плохо растворяемый слюной жевательный мармелад, высокая плотность которого достигалась посредством этой добавки.

15

Тайна багряных кермесов

История такого пищевого красителя, как кошениль, он же кармин (E120), напоминает детективный роман. Получать его люди научились в глубокой древно-сти. В библейских легендах упоминается пурпурная краска, полученная из крас-ного червя, которую употребляли потомки Ноя. И действительно, кармин получа-

ли из насекомых кошенили, известных также как дубовые червецы, или керме-

сы. Обитали они в странах Средиземноморья, встречались в Польше и на Украине, однако наибольшую известность получила араратская кошениль. Еще в III веке один из персидских царей подарил римскому императору Аврелиану шерстяную ткань, выкрашенную в багряный цвет, которая стала достопримечательностью Ка-питолия. Араратская кошениль упоминается и в средневековых арабских хрониках, где говорится о том, что Армения производит краску «кирмиз», используемую для окраски пуховых и шерстяных изделий, написания книжных гравюр. Однако в XVI веке на мировом рынке появился новый тип кошенили - мексиканская. Привез ее из Нового Света знаменитый конкистадор Эрнан Кортес в качестве дара своему ко-ролю.

Мексиканская кошениль была мельче араратской, зато размножалась пять раз в год, в ее худеньких тельцах практически отсутствовал жир, что упрощало процесс производства краски, да и красящий пигмент был ярче. В считанные годы новый тип кармина завоевал всю Европу об араратской же кошенили просто забыли на долгие годы. Восстановить рецепты прошлого удалось только в начале XIX века архиманд-риту Эчмиадзинского монастыря Исааку Тер-Григо-ряну, он же миниатюрист Саак Цахкарар. В 30-е годы XIX века его открытием заинтересовался академик Россий-ской Императорской академии наук Иосиф Гамель, посвятивший «живым красите-лям» целую монографию. Кошениль даже попытались разводить в промышленных масштабах.

Однако появление в конце XIX века дешевых анилиновых красителей отбило у отечественных предпринимателей охоту возиться с «червяками». Впрочем, очень быстро стали ясно, что необходимость в краске из кошенили отпадет еще очень не скоро, ведь в отличие oт химических красителей она абсолютно безвредна для че-ловеческого организма, а значит, может применяться в кулинарии.

В 30-е годы XX века советское правительство решило сократить ввоз импорт-ных продуктов питания и обязало знаменитого энтомолога Бориса Кузина наладить производство отечественной кошенили. Экспедиция в Армению увенчалась успе-хом. Ценное насекомое было найдено. Однако его разведению помешала война. Проект по изучению араратской кошенили был возобновлен только в 1971 году, но до разведения ее в промышленных масштабах дело так и не дошло.

16

Лекция 8 Загрязнение биосферы

План изучения нового материала:

I. Общая характеристика загрязнений естественного и антропогенного происхожде-ния

II. Физические загрязнения окружающей природной среды

III. Химические загрязнения окружающей природной среды

IV. Биологические загрязнения окружающей природной среды

I Общая характеристика загрязнений естественного и антропогенного происхождения

Загрязнение стало обыденным словом, наводящим на мысли об отравленных воде, воздухе, земле. Однако на самом деле эта проблема гораздо сложнее. Загряз-нению невозможно дать простое определение, так как оно может включать в себя сотни факторов, связанных с самыми разными источниками.

Загрязнение - это любые изменения воздуха, вод, почв или пищевых продук-тов, оказывающие нежелательное воздействие на здоровье, выживаемость или дея-тельность человека.

Загрязнение - это привнесение в окружающую среду или возникновение в ней новых, обычно нехарактерных физико-химических и биологических веществ, агентов, оказывающих вредные воздействия на природные экосистемы и человека.

Загрязнение - это нормальные побочные продукты жизнедеятельности чело-века как чисто биологического вида и как социального, творческого существа. Они представляют собой органические и неорганические отходы метаболизма и пищева-рения, а также деятельности по выращиванию и защите урожая, обогреву домов, производству одежды, овладению атомной энергией. Решить эту проблему невоз-можно простым устранением ее причин, так как, пока существует человек, будут и побочные продукты его жизнедеятельности.

Действительно, каждый организм в естественной экосистеме производит по-тенциально загрязняющие среду отходы. Устойчивость экосистемы обусловлена

тем, что отходы одних организмов становятся пищей и/или «сырьем» для дру-гих. В сбалансированных экосистемах отходы не накапливаются до уровня, вызывающего «неблагоприятные изменения», а разлагаются и рециклируются.

Однако человек часто стал превышать способность природы растворять и раз-лагать вещества. Мы научились получать нужные нам продукты из различного сы-рья новыми способами. Тысячи синтетических материалов заменяют нам природные продукты.

Всего в мире в повседневном пользовании находится около 70 тыс. различных синтетических химических веществ. Каждый год к ним добавляется 1500 новых. Мы мало знаем о потенциально вредном воздействии 80% этих новых химических ве-ществ на людей, животных и растения. По данным Агентства охраны окружающей среды, до 3500 из 70 тыс. химических веществ, находящихся в продаже, вредны или потенциально вредны для человека.

Последствия загрязнения. Загрязнение может иметь ряд нежелательных по-следствий:

♦ неприятное и эстетически неприемлемое воздействие: неприятные запах и вкус, уменьшение видимости в атмосфере, загрязнение поверхности зданий и па-

1

мятников;

• нанесение ущерба имуществу: коррозия металлов, химическое и физическое разрушение материалов, использованных для возведения зданий и памятников, за-грязнение одежды, зданий и памятников;

• нанесение ущерба растительности и животному миру: снижение продук-

тивности лесов и продовольственных культур, вредное воздействие на здоровье жи-вотных, что приводит к их вымиранию;

• вред для здоровья человека: распространение инфекционных заболеваний, раздражение и болезни дыхательных путей, изменения на генетическом уровне, из-менение репродуктивной функции, раковые заболевания;

• нарушение систем жизнеобеспечения на локальном, региональном и гло-

бальном уровнях: изменения климата и снижение естественной скорости круговоро-та веществ и поступления энергии, необходимых для нормальной жизнедеятельно-сти человека и других живых существ.

Факторы, определяющие тяжесть воздействия загрязняющих веществ:

1) Химическая природа, т.е. насколько они активны и вредны для определен-ного вида растений и животных.

2) Концентрация - содержание на единицу объема воздуха, воды или почвы. 3) Устойчивость - продолжительность существования в воздухе, воде и поч-

ве.

Загрязнения можно контролировать двумя способами:

Контроль на входе, препятствующий проникновению потенциального за-грязнителя в окружающую среду или резко сокращающий его поступление. Напри-мер, примеси серы могут быть удалены из угля до его сжигания. Это предотвратит или резко снизит выбросы такого загрязнителя атмосферы, как диоксид серы, хими-ческого вещества, вредного для растений и нашей дыхательной системы.

Сокращение потерь вещества и энергии, использования веществ, без которых можно обойтись, - другой способ снизить поступление химических веществ и избы-точного тепла в окружающую среду. Мы также можем повторно использовать или рециркулировать многие продукты деятельности человека, а не просто избавляться от них.

До сих пор большинство попыток контроля за загрязнением ограничивается контролем на выходе, сводясь скорее к лечению, а не к предотвращению болезни.

Контроль загрязнения на выходе направлен на ликвидацию отходов, уже попавших в окружающую среду. Проблемой такого подхода является то, что часто при удалении загрязняющего вещества из одного места оно проявляется в другом.

Выделяют естественное загрязнение, возникшее в результате мощных при-родных процессов (извержения вулканов, лесные пожары, выветривание и пр.), без какого-либо влияния человека; и антропогенное, являющееся результатом деятель-ности человека, иногда по масштабам воздействия превосходящее естественное. Различные типы загрязнения подразделяются на три основных: физическое, химиче-ское и биологическое. (см. рис.1)

2

Рисунок 1 Типы загрязнений окружающей среды

Одна из классификаций загрязнений, основанная на системном подходе, сде-лана Г.В. Стадницким и А.И. Родионовым (1988). Авторы под загрязнением пони-мают любые нежелательные для экосистем антропогенные изменения и делят его на инградиентное, параметрическое, биоценотическое и стациально-деструкционное.

Ингредиентное загрязнение - совокупность веществ, количественно или каче-ственно чуждых естественным биогеоценозам (бытовые стоки, ядохимикаты и удобрения, продукты сгорания и т. д.).

Параметрическое загрязнение - изменение качественных параметров окру-жающей природной среды (шумовое, тепловое, световое, радиационное, электро-магнитное).

Биоценотическое загрязнение - воздействия, вызывающие нарушения в со-ставе и структуре популяций живых организмов (перепромысел, направленная ин-тродукция и акклиматизация видов и т. д.).

Стациально-деструкционное загрязнение (от слов стация - место обитания популяции, деструкция - разрушение) - воздействие, приводящее к нарушению и преобразованию ландшафтов и экосистем в процессе природопользования (вырубка лесов, эрозия почв, зарегулирование водотоков, урбанизация и пр.).

Среди десяти главных загрязнителей биосферы называют следующие вещества:

Углекислый газ. Образуется при сгорании всех видов топлива. Увеличение его содержания в атмосфере приводит к повышению ее температуры, что чревато пагубными геохимическими и экологическими последствиями.

Окись углерода. Образуется при неполном сгорании топлива. Может нару-шить тепловой баланс верхней атмосферы.

3

Сернистый газ. Содержится в дымах промышленных предприятий. Вызывает обострение респираторных заболеваний, наносит вред растениям. Разъедает извест-няк и некоторые ткани.

Окислы азота. Создают смог и вызывают респираторные заболевания и бронхит у новорожденных. Способствуют чрезмерному разрастанию водной расти-тельности.

Фосфаты. Содержатся в удобрениях. Главный загрязнитель вод в реках и озе-

рах.

Ртуть. Один из опасных загрязнителей пищевых продуктов, особенно морско-го происхождения. Накапливается в организме и вредно действует на нервную сис-тему.

Свинец. Добавляется в бензин. Действует на ферментные системы и обмен веществ в живых клетках.

Нефть. Приводит к пагубным экологическим последствиям, вызывает гибель планктонных организмов, рыбы, морских птиц и млекопитающих.

ДДТ и некоторые другие пестициды. Очень токсичны для ракообразных.

Убивают рыбу и организмы, служащие кормом для рыб. Многие являются канцеро-генами.

Радиация. В превышенно допустимых дозах приводит к злокачественным но-вообразованиям и генетическим мутациям.

4

II Физические загрязнения окружающей природной среды

Физическое загрязнение связано с изменением физических, температурно-энергетических, волновых и радиационных параметров внешней среды.

Тепловое загрязнение Тепловое загрязнение определяется влиянием тепловых полей на воздушную

и водную среду. Отрицательное воздействие тепла на воздушную среду обнаружи-вается путем повышения тепловых градиентов температуры над городскими, сель-скими агломерациями по сравнению с естественными природными экосистемами, что влечет за собой изменение энергетических процессов в атмо- и гидросфере в сельской и особенно городской местности. Так, тепловое воздействие проявляется в ухудшении режима земной поверхности (термокарст, солифлюкция, наледи и др.) и условий жизни людей. Источниками теплового загрязнения в пределах городских территорий служат подземные газопроводы промышленных предприятий (140-160° С), теплотрассы (50-150° С), сборные коллекторы и коммуникации (35-45° С) и т. д.

Отрицательное воздействие на гидросферу обозначается ростом температуры воды, приводящим к уменьшению растворимости кислорода, что снижает актив-ность всего биоценоза водных систем, к снижению процессов естественной минера-лизации органического вещества в водных системах, провоцирует рост активности синезеленых водорослей, еще более снижающих количество кислорода в водной среде. Некоторые живые организмы весьма чувствительны к колебаниям температу-ры.

Шумовое загрязнение

Шум воздействует на человека и на производстве, и дома. Уровни шума, точ-нее уровни звукового воздействия, измеряются в децибелах (дБ).

Воздействие шума не проходит для организма бесследно; подобно яду, оно «накапливается» в нем. Кажущееся привыкание к чрезмерно громким звукам вовсе не исключает их вреда. Для человека практически безвреден шум в 20-30 дБ, 80 дБ - допустимая граница, 130 дБ вызывают болевые ощущения, а 150 - уже непереноси-мы. В средние века даже существовала казнь «под колокол», звон которого убивал приговоренного.

Шум вредит не только слуху. Ряд исследователей доказывают, что шум спо-собен повысить кровяное давление, причинить ущерб сердечно-сосудистой системе, вызвать образование язвы и даже, возможно, усилить предрасположенность к ин-фекционным заболеваниям. Излишний шум затрудняет усвоение материала учащи-мися, становится причиной раздражительности, утомления, снижения производи-тельности труда, повышения числа несчастных случаев, ошибок и даже порой про-воцирует антисоциальное поведение некоторых людей с повышенной возбудимо-стью.

Нормативные уровни звука для жителей городов 55 дБ днем и 45 дБ ночью. Особенно опасны звуки, издаваемые самолетом (до 100 дБ), трамваем и грузовыми машинами (до 90 дБ), а в домах - мусоропроводом (до 83 дБ).

Причем оказывается, что шум отрицательно воздействует не только на людей, но и на растения и животных. Растения замедляют рост. Цветы вянут. Птицы под

5

воздействием сильного шума бросают гнезда, оставляя кладки и птенцов. У млеко-питающих сильный шум приводит к изменению артериального давления, к наруше-нию работы сердца и даже его параличу. Крысы, например, перестают размножаться или съедают свой молодняк.

Шум также вызывает отрицательное воздействие на эмбрионы многих живот-ных, поэтому для защиты от шума следует:

1. Строить автодороги в туннелях или закрывать их спецнадстройками.

2. При постройке домов учитывать, каково будет их расположение относи-тельно автомобильных и железных дорог. Санитарно-защитная зона от жилых до-мов до продольной оси пути, например, железной дороги должна быть не менее 200 м, а в районах мостов - 300 м.

3. Использовать зеленые насаждения как содействующие уменьшению интен-сивности шума.

4. При застеклении домов на шумных улицах использовать звукоизолирую-щие оконные конструкции, имеющие средний коэффициент звукоизоляции свыше

50 дБ.

5. В автомобилях звукопоглощающими материалами покрывать стенки, дни-ще, багажник и место расположения двигателя. При этом шум уменьшается не толь-ко в салоне автомобиля, но и в окружающей среде.

Инфразвуковое загрязнение. Напомним, что органы слуха человека способ-ны различать звуковые колебания частотой в среднем от 16 до 20 000 Гц.

Звуки меньшей, чем 16 Гц, частоты называются инфразвуком, а имеющие частоту более 20 000 Гц - ультразвуком.

Причиной возникновения инфразвука в природных условиях служат вол-

нение на море, штормовые ветра, сейсмические волны, громовые раскаты при грозе.

Источниками инфразвука антропогенного происхождения являются взрывы, ору-

дийные выстрелы, работающие механизмы, трансформаторы, автомобильные эста-кады. Отмечено, что инфразвук вызывает резкое ухудшение состояния больных, а также увеличение числа самоубийств и дорожно-транспортных происшествий. Ос-новное инфразвуковое излучение идет в диапазоне приблизительно 6 Гц.

Волна распространяется на сотни и тысячи километров. Предполагается, что частота инфразвука совпадает с альфа-ритмом головного мозга. Инфразвук вызы-вает чувство морской болезни, ощущение усталости, может привести к потере зре-ния.

Инфразвук с частотой 7 Гц смертелен для человека (останавливается сердце).

Видеозагрязнение

Кроме чрезмерного шумового раздражения, жители городов испытывают дав-ление от однообразной, утомляющей глаза (агрессивной) визуальной окружающей их среды, которая ярко проявляет себя в сотнях монотонно повторяющихся одина-ковых окон, балконов, деталей орнамента и других архитектурных элементов оформления, панелях современных многоэтажных и многоподъездных администра-тивных или жилых зданий.

Более ранние постройки (до 1917 г.), как правило, выполнены по индивиду-альному плану и лишены описанных недостатков.

Ученые показали, что многократно повторяющиеся одинаковые геометриче-

6

ские рисунки и конфигурации отрицательно влияют на самочувствие людей. А пе-ред глазами горожанина одинаковые кафельные плитки, которыми выкладываются большие площади на станциях метро и стены гостиниц, протяжные глухие заборы предприятий. Одинаковые ангары из гофрированного металла, ряды однотипных «ракушек » гаражей и т. д. Сюда можно добавить ряды скамеек на стадионах и в за-лах кинотеатров, монотонность стен больниц и школьных коридоров. Все эти отри-цательные факторы особенно усиливаются в новых однотипно построенных районах города. Усугубляется визуальная однотипность ландшафта и от плоских крыш, осо-бенно при взгляде из квартир 7-10-х этажей и выше.

По сравнению с сельской местностью в городе больше движущихся объектов, а значит, мельканий многочисленных предметов: машин, людей, пестрых, меняю-щихся реклам и пр.

Надо также учитывать и то обстоятельство, что жители города чаще смотрят телевизор, работают на компьютере, что также однозначно способствует утомле-

нию нервной системы в целом и зрительного анализатора в частности. Выясне-

но, что отрицательно воздействует на наше зрение клетчатая и полосатая ткань, ткань в горошек, а также такие же обои и паркетные полы.

Самым распространенным дефектом зрения является на сегодня близорукость. Так вот оказывается, что в городских условиях близорукость встречается в 1,5-2 раза чаще, чем в сельской местности.

Кстати, возможно, в монотонности ландшафта северных районов страны, на-пример тундры, где большую часть года лежит снег и глазу не на чем зафиксировать свое внимание, да еще в продолжительности полярной ночи кроется причина того, что в северных районах близорукость достигает 32,5 %, в то время как в южных только 3,7-5,3 %.

Загрязнение обоняния

Окружающая нас среда богата запахами. Но в городах это в основном техни-ческие запахи: запахи различных масел, бензина, выхлопных газов автомобилей, за-пах гари, резины. Наряду с такими запахами на горожан воздействуют и более неж-ные, но не менее опасные для здоровья запахи дезодорантов, одеколонов, духов,

косметики. Они способны вызывать аллергические реакции, вплоть до астмати-

ческой. Отрицательно воздействуют на людей запахи красок, лаков, свежего ас-фальта, новой мебели из ДСП (древесностружечной плиты), стиральных порошков и т. п.

В городах велика доля растений, привезенных из других регионов Земли, их запахи также способны вызывать аллергические реакции.

Надо отметить, что каждый город и даже отдельные районы города всегда имеют свой неповторимый запах. Он обусловлен спецификой находящихся в нем промышленных предприятий, интенсивностью движения транспорта, преобладани-ем в посадках тех или иных растений и, конечно, санитарными и климатическими условиями.

Известно, что разные запахи и ароматы способны влиять на скорость сердце-биения, на кровяное давление, они могут снять депрессию и улучшить настроение, могут усыплять или возбуждать и т. д.

Гвоздика, роза, жасмин стимулируют работу мозга.

Запах бензола и гераниола улучшает слух, индола - напротив, ухудшает его.

7

Бергамот улучшает сумеречное зрение.

Камфара повышает чувствительность глаза к зеленому цвету.

Число ошибок программиста при вдыхании лаванды снижается на 20 %,

жасмина - на 33 %, лимона - на 54 %.

Электромагнитное загрязнение Источниками служат высоковольтные линии электропередач, электро-

подстанции, антенны радио- и телепередающих станций, а в последнее время также микроволновые печи, компьютеры и радиотелефоны.

Воздействие электромагнитных полей (ЭМП) на окружающую природную среду изучено еще недостаточно. Биосфера Земли находится всего столетие под влиянием мощнейших по напряженности электрических и магнитных полей источ-ников искусственного электромагнитного излучения. Известно, например, отрица-тельное воздействие слабых по напряженности электромагнитных полей, форми-рующихся вокруг различных природных объектов (линз и жил воды, металлических полезных ископаемых, пустот, зон разломов в земной коре и т. д.). Так называемые геопатогенные (биопатогенные) зоны провоцируют серьезнейшие изменения в ор-ганизме. Эти же аномальные явления используются человеком при поисках таких возмущающих объектов с помощью биофизических (биолокационных) методов

(даузеры, лозоходцы).

Отрицательное воздействие электромагнитных излучений разной частоты и интенсивности на организм человека и все живое на Земле периодически провоци-руется Солнцем во время так называемых вспышек или магнитных бурь. Естествен-но, наложение искусственных электромагнитных полей на жизнь человека не оста-ется для него бесследным. Работами А.Л. Чижевского в России показана выдающая-ся роль Солнца в биоритмах растительного и животного мира. Установлено, что при длительном воздействии электромагнитных полей даже у здоровых людей отмеча-

ются повышенная утомляемость, головные боли, чувство апатии и др.

Радиоактивное загрязнение

Воздействие радиации сказывалось на всем протяжении длительной истории формирования жизни на Земле. Установлено, что радиоактивность любой интен-

сивности влияет на наследственность живых организмов. То есть нет нижнего

безопасного предела радиации для живых систем.

Радиоактивное излучение проникает через живые ткани подобно крошечным пулям. Оно не оставляет внешних следов и само по себе не ощущается, но способно разрушать молекулы в составе клеток. В больших дозах радиация может нанести им такой вред, что они перестанут делиться. Поэтому ее используют в радиотерапии для разрушения раковых опухолей. Однако если сильно облучить все тело, клеточ-ное деление нарушится практически во всех тканях, а значит, станет невозможным нормальное обновление крови, кожи и т. д. Возникнет так называемая лучевая бо-лезнь, которая может привести к смерти уже через несколько дней или месяцев по-сле облучения. А очень сильная радиация способна полностью разрушить клетки и вызвать мгновенную гибель.

Радиация опасна и в низких дозах, так как может повреждать молекулы ДНК, т. е. генетический материал организма. Деление клеток с такой измененной (мутант-

8

ной) ДНК иногда становится бесконтрольным и ведет к развитию злокачественных опухолей. Облучение яйцеклетки или сперматозоидов чревато врожденными дефек-тами у потомства. Все эти воздействия долгие годы могут никак не проявляться внешне. Основная опасность ядерных установок и заключается в том, что слабые дозы облучения, незаметно воздействуя на людей, повышают возможность воз-

никновения у них раковых заболеваний и рождения неполноценного потомст-ва.

Авария на Чернобыльской АЭС в 1986 году по своим глобальным последстви-ям является крупнейшей экологической катастрофой в истории человечества. Сум-марный выброс радиоактивных продуктов в атмосферу оценивается в 77 кг (для сравнения - при взрыве атомной бомбы над Хиросимой было выброшено 740 г ра-дионуклидов), причем большая часть их отмечалась в радиусе до 300-400 км от станции. Искусственными радионуклидами была загрязнена значительная часть ев-ропейской территории СНГ площадью более 100 тыс. км². В состав радиоактивных осадков вошло около 30 радионуклидов с периодом полураспада от 11 ч (криптон-85) до 24 100 (плутоний-239).

Различают воздействие радиации соматическое и генетическое.

Соматическое - вызвано прямым воздействием радиации на живой организм, начиная от значительного снижения средней возможности выживания и кончая мгновенной гибелью.

Генетическое - последствия облучения влияют на развитие и формирование половых клеток. Это мутагенное влияние радиации. Возникновение мутации обу-словлено изменением хромосом и химическим нарушением генетического кода за счет появления в ядре половой клетки свободных радикалов, которые, реагируя с азотистыми основаниями, изменяют структуру генетического кода. В этом заключа-ется специфика действия радиации на биообъекты. Генетически опасна доза ра-

диации любой интенсивности (табл.1)

Естественная доза облучения человека - 20-50 млрд/год (1 рентген = 1 рад). Предельно допустимая величина радиации для человека, по данным Международ-ной комиссии по радиации, составляет 166 млрд/год. Смертельная доза одноразово-го облучения - 10 тыс. рад.

Максимальная тенденция к накоплению радиации преимущественно в своем

9

организме (включая молоко, мясо) наблюдается у животных – ⁹⁰Sr, ¹³¹J.

К радиоактивному загрязнению относятся корпускулярное и электромагнит-ное излучения.

Корпускулярное - альфа-излучение. Это поток ионизированных атомов ге-лия, движущийся со скоростью, близкой к световой. Сюда же относятся нейтрон-ные, космические лучи и некоторые ядерные частицы - нуклоны.

Электромагнитное - это рентгеновское и гамма-излучение (с длиной волны

<10¹² м).

Особо опасные радиоактивные изотопы с малым периодом полураспада. Это прежде всего изотопы ⁹⁰Sr, ¹³⁷Сs. Они геохимически близки к кальцию (стронций) и к калию (цезий). Живые организмы, поглощая кальций, накапливают и стронций в костных тканях. В мышечных тканях, помимо калия, накапливается и цезий.

Действие ионизирующей радиации на живые организмы зависит от физиче-ской природы радиации.

10

III Химические загрязнения окружающей природной среды

Пары, газы, жидкости, аэрозоли, соединения, смеси при контакте с организ-мом человека могут вызывать заболевания или отклонения в состоянии здоровья, обнаруживаемые современными методами исследования как в процессе контакта с ним, так и в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений.

В настоящее время известно от 7 до 8,6 млн химических веществ и соедине-ний, из которых 60 тыс. находят применение в деятельности человека: 5500 - в виде пищевых добавок, 4000 - лекарств, 1500 - препаратов бытовой химии. На междуна-родном рынке ежегодно появляется от 500 до тысячи новых химических соединений и смесей.

Многие химические вещества обладают канцерогенными и мутагенными свойствами, среди которых особенно опасны 200 наименований (список составлен экспертами ЮНЕСКО): бензол, асбест, бенз(а)пирен, пестициды (ДДТ, алдрин, лин-дан и др.), разнообразные красители и пищевые добавки.

Химические вещества в зависимости от их практического использования клас-сифицируются на:

• промышленные яды, используемые в производстве: органические раствори-тели (дихлорэтан), топливо (пропан, бутан), красители (анилин);

• ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве;

• бытовые химикаты, применяемые в виде пищевых добавок, средства санита-рии, личной гигиены, косметики и т. д.;

• отравляющие вещества (ОВ).

Об опасности веществ можно судить по критериям токсичности (ПДК - пре-

дельно допустимая концентрация в окружающей природной среде; ОБУВ - ориен-тировочный безопасный уровень воздействия для окружающей природной среды),

по величине порогов вредного действия (однократного, хронического), порога запа-ха, а также порогов специфического действия (аллергенного, канцерогенного и др.).

Показатели токсичности определяют класс опасности вещества. Классифика-

ция вредных веществ по степени опасности включает четыре класса:

1-й - ЧО - чрезвычайно опасные вещества, для них ПДК < 0,1 мг/м³, напри-

мер, свинец, ртуть имеют ПДК = 0,01 мг/м³; 2-й - ВО - высокоопасные вещества, ПДК = 0,1-1,0 мг/м³, например, марга-

нец имеет ПДК = 0,3 мг/м³; 3-й - УО - умеренно опасные вещества, ПДК = 1,0-10,0 мг/м³, например, ди-

оксид азота имеет ПДК = 2 мг/м³; 4-й - МО - малоопасные вещества, ПДК > 10 мг/м³, например, угарный газ

имеет ПДК = 20 мг/м³.

Главными источниками химического загрязнения окружающей среды в Рос-сии являются промышленные предприятия, автомобильный транспорт, тепловые и атомные электростанции. В городах весомый вклад в загрязнение среды вносят так-же слабо

утилизируемые отходы коммунального хозяйства, а в сельской местности - пестициды и минеральные удобрения, стоки животноводческих комплексов.

В 1991 году в атмосферный воздух городов и населенных пунктов России от

11

18 тысяч стационарных источников выбросов поступило 32 млн тонн загрязняющих веществ, в том числе 9,2 млн т диоксида серы; 6,4 млн т твердых веществ; 3,5 млн т углеводородов; 7,6 млн т оксида углерода; 3,0 млн т оксидов азота; 1,7 млн т лету-чих органических соединений. Наибольший вклад в воздушное загрязнение вносят энергетические установки, металлургические, нефтеперерабатывающие и нефтехи-мические, газовые производства. Кроме промышленных выбросов в воздушный бас-сейн городов от автомобильного транспорта поступает в атмосферу 21 млн т загряз-няющих веществ, в том числе поступление оксида углерода -16,8 млн т, оксидов азота - 1,0 млн т, углеводородов - 3,2. В крупных городах доля загрязнения атмо-сферного воздуха транспортом доходит до 70 %. В целом, на каждого жителя Рос-сии в год приходится до 300 килограммов загрязняющих веществ.

Наибольшую проблему при химическом загрязнении окружающей природной среды создают некоторые ядохимикаты, с трудом выявляемые из-за их очень низ-ких концентраций, но способные постепенно накапливаться в организме, вызывая многочисленные расстройства здоровья, в том числе рак.

Большинство из них принадлежит к одному из двух классов: тяжелым метал-лам или синтетическим органическим соединениям.

Тяжелые металлы - металлы с большим атомным весом (свинец, цинк, ртуть, медь, никель, железо, ванадий, кадмий и др.). Они широко используются в промышленности. Тяжелые металлы чрезвычайно ядовиты. Их ионы и некоторые соединения растворимы в воде и могут попадать в организм, где, взаимодействуя с рядом ферментов, подавляют их активность. Таким образом, очень малые их коли-чества чреваты крайне тяжелыми физиологическими и неврологическими последст-виями. Основными источниками их служат: металлургические предприятия, сжига-ние угля, нефти и различных отходов, производство стекла, удобрений, цемента, ав-тотранспорта и пр. Новейшие расчеты показали, что вклад антропогенного свинца составляет 94-97% (остальное - природные источники), кадмия - 84-89, меди - 56-87, никеля - 66-75, ртути - 58% и т. д.

Синтетические органические соединения. Все сложные молекулы в составе растительных и животных организмов - это природные органические вещества. По-мимо них люди научились получать сотни тысяч органических (в основе которых лежит углерод) соединений, используемых для производства пластмасс, синтетиче-ских волокон, искусственного каучука, лакокрасочных покрытий, растворителей, пестицидов, защитных покрытий для дерева и многих других изделий химической промышленности. Такие вещества называют синтетическими органическими соеди-нениями.

Многие из них настолько напоминают природные, что могут усваиваться ор-ганизмом и взаимодействовать с некоторыми ферментами и другими системами. Именно они и создают проблемы. Организм может оказаться неспособным разла-гать их или включать в метаболизм иным путем, т. е. они небиодеградирующие. В результате они нарушают его функционирование. При определенных дозах возмож-ны острое отравление и смерть. Однако и небольшие дозы, получаемые на протяже-нии длительного периода, приводят к весьма неприятным эффектам, например кан-

церогенному (развитие рака), мутагенному (появлению мутаций) и тератогенному

(врожденные дефекты у детей). Наиболее опасны галогенированные углероды - ор-ганические соединения, в которых один или более атомов водорода замещены ато-

12