Источники загрязнения окружающей среды

Энергетика и транспорт, а также связанные с ними производство и транспортировка энергоносителей дают основную массу загрязнителей в окружающую среду. Интенсивное загрязнение природы началось в XVIII в. Широкое распространение паровых машин в XIX в. резко увеличило потребление топлива. С появлением двигателей внутреннего сгорания и крупных тепловых электростанций в ХХ в. загрязнения стали поступать в прогрессирующем количестве, что привело к проблемам нехватки чистой воды и воздуха, к изменениям глобального характера: парниковому эффекту, кислотным дождям, фотохимическому смогу, радиоактивным осадкам, разрушению озонового слоя.

Промышленность вносит немалый вклад в загрязнение окружающей среды. В отличие от энергетики и транспорта, которые поставляют загрязнители практически повсеместно в огромных количествах, но в небольшом ассортименте, каждая отрасль промышленности дает свои специфические загрязнения. Среди них экологически наиболее опасными являются предприятия черной и цветной металлургии, химическая промышленность.

Сельское хозяйство. Необходимость внесения в почву удобрений неизбежна, так как из почвы вместе с урожаем удаляется огромная масса питательных веществ. Но если внести избыток удобрений, то произойдет засоление почв, а продукция будет содержать избыток нитратов. Однако эти средства могут оказаться затраченными впустую, если не защитить урожай от возбудителей болезней, насекомых-вредителей и сорняков. Например, потомство только одной самки колорадского жука за один сезон (30 млн особей) уничтожает 30 т картофельных листьев. Использование пестицидов позволило в значительной степени решить эту проблему, но породило новую. Пестициды стали обнаруживать везде, даже в Антарктиде.

Бытовые отходы. Когда человек перешел от охоты к сельскому хозяйству, созданию постоянных поселений, стала появляться проблема удаления бытовых отходов. Она особенно обострилась в последнее столетие, когда появились многомилионные города, ставшие крупномасштабными предприятиями по производству бытового мусора и сточных вод.

Мониторинг окружающей среды и классификация загрязнителей. Чтобы выделить антропогенные изменения на фоне естественных, предупредить наступление возможных критических ситуаций, возникла необходимость в организации специальных наблюдений за состоянием биосферы. Такую систему постоянных наблюдений называют мониторингом антропогенных изменений природной среды. Его основные задачи: наблюдение за состоянием биосферы, оценка и прогнозирование ее состояния, определение степени антропогенного воздействия на окружающую среду, выявление факторов и источников такого воздействия.

Первая схема организации мониторинга антропогенных загрязнителей разработана на межправительственном уровне в 1974 г. в Найроби. Тогда же был уточнен список наиболее опасных загрязнителей для учета их при организации мониторинга. Загрязнители оценивались по воздействию на здоровье человека; влиянию на климат; склонности к разрушению в природной среде; способности накапливаться в пищевых цепях; возможности превращаться во вторичные токсические или мутагенные вещества; мобильности; тенденции концентрирования в окружающей среде; силе воздействия; возможности определения и др. Ряд загрязняющих веществ оценен в баллах по каждому критерию и по наибольшей сумме баллов определены приоритеты.

Найденные приоритеты разбиты на восемь классов (чем выше класс, тем выше приоритет, т.е. тем более опасен данный вид загрязнителей). Эти классы загрязняющих веществ с указанием среды и уровня измерений приведены в таблице 19 [47].

Таблица 19

Классификация загрязняющих веществ по классам приоритетности

Класс приоритетности	Загрязняющий агент	Среда	Уровень измерений*
I	SO2 + взвешенные частицы Радионуклиды Sr90, Cs137	воздух пища	Л, Р, Г Л, Р
Окончание табл. 19
Класс приоритетности	Загрязняющий агент	Среда	Уровень измерений*
II	Озон Хлорорганические соединения Кадмий и его соединения	воздух человек, биота человек, пища, вода	Л, Р, стратосфера Л, Р Л
III	Нитраты, нитриты Оксиды азота	вода, пища воздух	Л Л
IV	Ртуть и ее соединения СО2	пища, вода воздух	Л,Р Б
V	CO Нефтеуглеводороды	воздух вода	Л Р, Г
VI	Фториды	питьевая вода	Л
VII	Асбест Мышьяк	воздух питьевая вода	Л Л
VIII	Микротоксины Микробиологическое заражение Реактивные углеводороды	пища пища воздух	Л, Р Л, Р Л

^* Г - глобальный уровень, Р - региональный, Л - локальный

Особенности органических загрязнителей. До начала ХХ в. сбрасываемые органические вещества не представляли особой опасности для окружающей среды, если сброс был невелик, так как они были природными веществами и легко усваивались в ней. С начала ХХ в загрязнении окружающей среды все большую роль стали играть синтетические органические соединения, которые раньше в природе не встречались. Имея чуждую природе структуру, они не поддаются биохимическому разложению из-за отсутствия соответствующих ферментов и накапливаются в окружающей среде. Некоторые из них по мере продвижения по пищевым цепям концентрируются в живых организмах, накапливаясь в количествах, опасных для здоровья человека, домашних и диких животных. Еще одна особенность заключается в возможности их превращения под действием химических, физических и биохимических факторов в соединения, имеющие еще большую опасность, чем первоначально внесенные.

В количественном отношении органические загрязнители существенно уступают неорганическим, но постепенно это соотношение меняется в сторону органических веществ, да и опасность их для окружающей среды часто выше неорганических. Мировое производство и использование органических веществ, начиная со второй мировой войны, быстро увеличивалось и в основном в результате разработок новых синтетических веществ. Особенно широкое распространение синтетические органические соединения получили в последние 30-40 лет: всевозможные ядохимикаты, синтетические полимеры, СМС. Они выпускаются сотнями миллионов тонн в год и поэтому становятся важным и весьма неприятным экологическим фактором.

Загрязнение органическими веществами может охватывать большие пространства. Например, нефть растекается по поверхности воды до тех пор, пока не образуется тонкая пленка. Пленка проявляет свойства, отличающиеся от свойств нефти в большом объеме, и значительно увеличивает размер зоны, в которой протекают различные реакции.

Важным и часто упускаемым моментом является период существования соединения. Он исчисляется временем, необходимым для полного разложения соединения или для такого изменения его состава, чтобы оно не представляло потенциальной или реальной угрозы. Это время в сильной степени зависит от ряда переменных: характеристик среды и ее биологической активности. Для одного и того же вещества оно может заметно меняться в зависимости от местных условий. Для многих веществ эти периоды существования неизвестны или только более или менее обоснованы.

В заключение следует отметить, что многие экологические проблемы можно было бы исключить, если бы перед сбросом отходов в окружающую среду были получены ответы на три простых вопроса игры «Что? Где? Когда?».

Что произойдет? Что фактически происходит в окружающей среде с отходами определенного типа с химической точки зрения? Это предполагает знание состава и концентрации веществ в сбросном потоке и в окружающей среде, а также реакций, протекающих в загрязненной системе.

Где будут? Где могут оказаться загрязнения, сбрасываемые с отходами в окружающую среду? Так как движение водных и воздушных масс, биологический перенос перемещают загрязнения по достаточно постоянной для данной местности схеме, то важно полностью понимать эти схемы.

Когда исчезнут? Необходимо знать время, которое требуется для достижения равновесного состояния в системе; время, необходимое для максимального рассеяния и биологического концентрирования; а также знать скорость реакций и время распада каждого соединения до безвредных веществ.

Если все это известно, то можно с достаточной точностью предсказать, какие суммарные эффекты следует ожидать от данного сброса в локальной экологической структуре и в биологической сфере в целом. Нынешнее состояние знаний об окружающей среде не позволяет дать исчерпывающего ответа на эти вопросы, но многие ответы могут и должны быть сформулированы. По крайней мере, некоторые ответы должны быть получены до того, как будет разрешен сброс отходов. И делать такие прогнозы будет вашей обязанностью.