эко
.docx
Привнесение в природную среду, или возникновение
в ней новых, обычно нехарактерных, физических, химических,
информационных или биологических агентов, или превышение
в рассматриваемое время естественного среднемноголетнего
уровня воздействия перечисленных агентов на среду называют загрязнением.
В наиболее общем виде: Загрязнение окружающей среды
— это все то, что не в том месте, не в то время
и не в том количестве, какое естественно для природы.
Необходимо обратить внимание на то, что те или иные агенты
не просто воздействуют на воду, атмосферный воздух
или почву, а объектом воздействия всегда является экосистема.
Поскольку в экосистемах эти агенты выступают
в роли экологических факторов, то фактически происходит
изменение режимов экологических факторов.
В результате один или несколько из них выходят за границы
своих оптимальных значений и даже могут выйти за пределы
толерантности организмов соответствующего биоценоза,
т. е. отклониться от требований экологической ниши того
или иного организма и даже звена трофической цепи.
В последнем случае нарушаются процессы обмена веществ
между звеньями пищевой цепи, что сказывается на
интенсивности ассимиляции продуцентов, а, следовательно,
и на продуктивности биоценоза в целом.
Пока в истории Земли загрязнение было ограничено обычными
естественными процессами, его последствия редко были катастрофическими.
Ситуация в корне меняется у нас на глазах, когда
за последние 100 лет было синтезировано множество новых веществ,
не вырабатываемых и плохо усваиваемых биотой.
Эти вещества получили название ксенобиотики.
Ксенобиотик — любое чужеродное для организма или экосистемы вещество,
способное негативно повлиять на биотические процессы.
Такие химические соединения оказались вне круговорота
веществ в природе, т.е. их воздействие может быть
ничем не сбалансировано.
Массовое производство ксенобиотиков многократно
увеличило риск трансформации биосферы в иное состояние.
Попадая в живые организмы ксенобиотики могут вызвать
нежелательные эффекты такие как:
- Токсические или аллергические реакции
- Изменение наследственности - Снижение иммунитета
- Нарушение обмена веществ
- Нарушение естественного хода природных процессов в экосистемах.
Примеры ксенобиотиков: тяжелые металлы, нефтепродукты,
ПАУ (полициклические ароматические углеводороды),
галогенированные ароматические углеводороды (ДДТ).
Рассмотрим одну из классификаций видов загрязнения окружающей среды,
опасных для человека и всей живой природы.
1. Загрязнения можно различать по масштабу:
локальное (характерно для городов, крупных промышленных и транспортных предприятий,
районов добычи полезных ископаемых, крупных животноводческих комплексов и т.п.),
региональное (охватывают значительные территории и акватории
как результат влияния крупных промышленных районов),
глобальное (распространяются на большие расстояния от
места возникновения и оказывает неблагоприятное воздействие
на крупные регионы, вплоть до общепланетарного влияния).
Эти варианты различаются не только размерами территории
или акватории, подвергшейся загрязнению, но и системами
ответных мер, направленных на предотвращение загрязнения
или ликвидацию его последствий.
2. Антропогенное загрязнение на практике часто подразделяют
на промышленное и сельскохозяйственное, причем в первом случае
источник загрязнения, как правило, ясно локализован
(можно найти “трубу”, из которой поступают загрязняющие вещества),
а во втором случае загрязнение часто дисперсное,
например, пестициды и минеральные удобрения, равномерно распределенные
на обширных полях.
Также в этой группе можно выделить эксплуатационное загрязнение,
возникающее, например, в процессе эксплуатации различной техники.
3. Загрязнение бывает первичным или вторичным, т.е. возникшим
в результате последующих химических и физических
трансформаций загрязняющих веществ либо в результате
взаимодействия между собой, либо вследствие естественного распада.
4. Загрязнение принято подразделять на физическое (или параметрическое,
связанное с отклонением от нормы физических параметров окружающей среды),
химическое (или ингредиентное, заключающееся в изменении химического состава среды
- отклонение от нормального уровня концентрации характерных ингредиентов)
и биологическое (включающее микробиологическое и макробиологическое
(животные и растения, случайно либо ошибочно интродуцированные в новые экосистемы).
В наши дни наиболее масштабным и значительным загрязнением
окружающей природной среды считается химическое загрязнение,
в большинстве случаев рассматриваемое отдельно для атмосферы, гидросферы и литосферы.
Физическое загрязнение связано с отклонением
за пределы нормального диапазона колебаний параметров физических
абиотических факторов среды обитания.
Теоретически это относится абсолютно ко всем климатическим
и топографическим экологическим факторам.
В наше время ощущается антропогенное воздействие
на такие физические факторы, как температура, уровень звука
и вибрации, интенсивность различных электромагнитных излучений,
включая ионизирующее и световое.
Это воздействие стало столь значительно, что соответствующие
физические загрязнения выходят за рамки локальных
и ощущаются на глобальном уровне.
На практике основные виды антропогенного загрязнения
чаще всего подразделяют на: химическое загрязнение;
загрязнение твердыми отходами; радиоактивное загрязнение;
электромагнитное и шумовое загрязнение;
а также загрязнение высокотоксичными отходами, которое в силу своей большой опасности
рассматривается отдельно от обычного химического загрязнения.
Основные объектами загрязнения являются воздух, пресные поверхностные воды,
грунтовые воды, воды морей и океанов, почвы и продукты питания;
Источники загрязнения окружающей среды.
Основным загрязнителем окружающей природной среды является человек.
При этом изготовление абсолютного большинства видов промышленной
продукции интересует человеческое общество лишь в той мере,
в какой она удовлетворяет его потребности.
Иначе говоря, целью всего, что делается человеком,
является удовлетворение его потребностей в продуктах питания,
одежде, благоустроенном жилье, медицинской помощи, лекарствах,
транспортных услугах и т.д.
Удовлетворение потребности общества в предмете, услуге,
информации всегда связано с обменом между природной
и техногенной средой веществом, энергией, информацией,
в процессе которого они образуют сложные геотехнические комплексы и системы.
При этом каждое предприятие вовлекает в свою производственную сферу
сырье и природные ресурсы, а возвращает в окружающую природную среду
лишь отходы производственных процессов.
Всякая хозяйственная деятельность приводит к образованию отходов,
которые рассеиваются в окружающей среде,
меняя диапазон естественных колебаний экологических факторов.
Характеризуя химическое воздействие на окружающую среду,
Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) отмечает,
что из более чем 6 млн известных химических соединений
человеком непосредственно используется до 500 тыс. соединений,
при этом из них около 40 тыс. обладают
вредными для людей свойствами.
В природной среде техногенные вещества и энергия (в виде отходов)
перераспределяются за счет миграции, трансформации
и аккумуляции в различных компонентах биосферы.
Так, пыление и газовыделение из хранилищ жидких и твердых
отходов приводят к загрязнению атмосферы.
Атмосферные осадки, вымывая загрязняющие вещества
из воздуха, переносят их на подстилающую поверхность и в водоемы
Это в свою очередь способствует вымыванию и выщелачиванию
мелкодисперсных и растворимых составляющих пород антропогенного
и природного происхождения в поверхностные и грунтовые воды.
Прямым антропогенным воздействием называют непосредственное
влияние деятельности человека на природные экосистемы.
Прямое воздействие — это любой вид непосредственного
вторжения человека в биогеоценозы: строительство поселений,
дорог, использование земель в сельскохозяйственном производстве,
ведение лесозаготовок, охотничьего или рыболовецкого промысла,
добыча полезных ископаемых, промышленное производство и др.
Все это ведет к перерождению биогеоценозов и сужению
разнообразия биологических видов, а также к накоплению
загрязнений в природной среде.
Последствия подобной деятельности не ограничиваются только
прямым преднамеренным воздействием на природу.
Учитывать следует также косвенные и отдаленные
последствия хозяйствования.
Так, лесозаготовительные работы в бассейне реки
могут привести к ряду взаимосвязанных последствий:
уменьшению влажности почвы, снижению уровня грунтовых вод,
усыханию притоков реки, снижению уровня воды в реке и в озере,
куда она впадает, изменению водных и почвенных биоценозов.
В озере могут создаться условия, уменьшающие численность
некоторых видов рыб, развивающие цианобактерии («цветение» водоема).
В результате эта цепочка событий приведет к отрицательным
последствиям для людей, живущих около водоема и пользующихся его водой.
Одним из основных источников загрязнения окружающей среды
очевидно является сектор промышленности.
Рассмотрим основные загрязняющие вещества, являющиеся следствием
отходов производства главных секторов промышленности.
К ним относятся разнообразные твердые отходы (древесина,
металлический лом, строительный мусор, бумага, стекло и др.),
большинство из которых не влияют непосредственно на биоту.
Тяжелые металлы — это обширная группа элементов тяжелее железа (Fe):
кобальт, никель, медь, цинк, кадмий, олово и др.
Они обладают большой атомной массой, или плотностью более 8 г/см3.
Многие из них токсичны при определенных концентрациях.
Зола — несгораемый остаток, образующийся при полном сгорании топлива.
Часть золы уносится в трубу нагретыми газами и,
попадая в атмосферу, загрязняет её.
Зола легко адсорбирует другие вещества, в том числе
и загрязнители, в частности тяжелые металлы, и поэтому представляет опасность.
Оксид углерода (СО), диоксид серы (S02) и оксиды азота (N20, NO, N02)
— самые распространенные загрязнители воздуха
— летучие продукты сгорания разных веществ.
Все они ядовиты, в той или иной степени.
Увеличение содержания их приводит к образованию кислотных дождей.
ПАУ — полициклические ароматические углеводороды,
основу которых составляют бензольные кольца.
Они содержатся в каменноугольных смолах, битумах,
минеральных и сланцевых маслах, в бытовой саже.
Эти углеводороды обладают канцерогенным эффектом,
т.е. способны провоцировать развитие рака.
Поступают в воздух при производстве кокса, чугуна, алюминия, стали.
К ПАУ относится и бенз(а)пирен, обладающий ярко выраженной канцерогенной активностью.
Диоксины — в эту группу входит более 200 веществ.
Все они относятся к сильным токсикантам, медленно разлагаются.
Диоксины хорошо растворяются в жирах и накапливаются в организме.
Образуются при сжигании любых хлорированных углеводородов,
изделий, содержащих полиэтилен или его производные,
а также при лесных пожарах в тех местах, где применяли хлорсодержащие пестициды.
Кислородпоглощающая органика — это множество органических
отходов лесоперерабатывающей и пищевой промышленности,
которые при гниении активно поглощают кислород из окружающей среды.
На биосферу Земли постоянно воздействуют, наряду с химическими,
многочисленные физические факторы.
Значимость воздействия этих факторов антропогенного
происхождения достаточно ощутима и продолжает увеличиваться,
а в ряде случаев физическое воздействие на конкретные
экосистемы значительно превышает химическое.
Наиболее широко известны примеры радиационного загрязнения.
Ионизирующее (радиационное) загрязнение биосферы.
Это загрязнение связано с превышением естественного уровня ионизирующих излучений.
Ионизирующее загрязнение включает и радиоактивное
загрязнение среды из-за превышения природного
уровня содержания радиоактивных веществ.
Источники ионизирующего загрязнения — это предприятия
атомной промышленности и энергетики, медицинские,
биологические и другие учреждения, использующие
радиоактивные препараты и изотопы, приборы медицинской
и технической (рентгеновской) диагностики.
Искусственное ионизирующее излучение (электроны, позитроны,
протоны и нейтроны, а также электромагнитное излучение
гамма-рентгеновского и оптического диапазонов)
возникает преимущественно на созданных человеком
ускорителях заряженных частиц.
С развитием телевидения и особенно с широким внедрением
компьютерной техники (в том числе с появлением её в быту)
обострилась проблема воздействия ионизирующих излучений на человека,
потому что электронно-лучевые трубки телевизионных приемников
и видеомониторов являются источниками этих излучений.
Мощные источники радиоактивных отходов — исследовательские
технологические и энергетические ядерные реакторы,
заводы по переработке ядерных материалов, а также атомные электростанции (АЭС).
В некоторых странах АЭС превалируют среди прочих источников электроэнергии.
Причина заключается в ряде значительных экологических
преимуществ АЭС перед иными традиционными источниками энергии.
Повышенный радиационный фон — характерное явление для территорий,
прилегающих к крупным угольным теплоэлектростанциям.
Тем не менее использование человеком атомной энергии
таит в себе большие проблемы, главные из которых — утилизация
отработанного ядерного топлива и аварии с утечкой
в окружающую природную среду радиоактивных веществ.
Возникла проблема захоронения радиоактивных отходов.
В первые годы создания и испытания атомного оружия
ни одна страна не соблюдала в должной мере осторожности
при обращении с материалами, способными стать источником
радиоактивного загрязнения местности.
Жидкие радиоактивные отходы сливали в море или же в реки, как это делали в СССР.
Одно из самых радиационно грязных мест на планете
— озеро Карачай под Челябинском.
В него соседний с озером комбинат «Маяк» сбросил
радиоактивных веществ в 100 раз больше, чем их попало
в окружающую среду при аварии на Чернобыльской АЭС.
Такие крупномасштабные аварии на атомных электростанциях
также являются мощными источниками радиоактивного загрязнения.
Кроме того, во всем мире для бытовых и медицинских
целей широко используют потребительские товары,
содержащие естественные радионуклиды.
К ним относятся часы со светящимся циферблатом,
содержащие радий, специальные оптические приборы, аппаратура,
применяемая в аэропортах и при таможенном досмотре,
аппаратура медицинской рентгеноскопии и др.
Рассмотрим другие источники загрязнения окружающей среды.
Например, сельское хозяйство стало источником загрязнения
воды и воздуха, почвы и продуктов питания пестицидами, нитратами и нитритами.
Тепловое загрязнение.
Является результатом рассеивания в окружающей природной среде теплоты,
выделяющейся в многообразных тепловых процессах,
прежде всего связанных со сжиганием топлива.
Ежегодно в мире сжигается до 5 млрд т угля,
при этом высвобождается огромное количество тепловой энергии,
которая меняет температурный режим воздушной и водной среды,
а также динамику происходящих там процессов.
Замена тепловых теплоэлектростанций на атомные, уменьшая
до некоторой степени химическое загрязнение среды, одновременно
увеличивает тепловое загрязнение.
Шумовое загрязнение.
Оно возникает в результате отклонения интенсивности
и повторяемости звуковых колебаний за пределы природного диапазона.
Шумом называют любые звуки, мешающие жизнедеятельности организмов.
Отсутствие шума особенно необходимо для животных,
обменивающихся звуковой информацией, а также анализирующих
звуки окружающей среды с целью получения информации,
в том числе сигналов тревоги.
Поскольку адаптация организмов к шуму практически невозможна,
шумы являются серьезным загрязнителем среды обитания.
Для человека шум — общебиологический раздражитель, который
в определенных условиях может влиять на все органы
и системы организма (включая нервную систему, зрение,
вестибулярный аппарат, пищеварение и т.п.).
Наиболее распространенный и мощный источник городского шума —
транспорт, обычно создающий 60—80% шума, воздействующего на человека
в местах его пребывания.
Авиационный транспорт (особенно сверхзвуковой)
— источник антропогенного шума практически самого высокого уровня.
Большой шум создается при старте космических ракет,
при выстрелах и взрывах.
Электромагнитное загрязнение.
Оно возникает в результате изменения свойств среды
и значительного превышения интенсивности излучения
антропогенных источников относительно природного фонового излучения.
Особенно важное значение оно приобретает в связи
с интенсивным развитием электронных систем управления,
работа которых может быть серьезно дезорганизована.
Существенная особенность искусственных источников
электромагнитного загрязнения биосферы в отличие от природных
— высокая когерентность (частотная и фазовая стабильность)
и большая интенсивность излучения в тех или иных областях частотного спектра.
Мощные антропогенные источники электромагнитного излучения
— современные линии электропередач (ЛЭП) с открытыми распределительными
устройствами, телерадиоцентры, радиолокаторы, радиотехническое
и радиотрансляционное оборудование систем управления
воздушным движением, навигацией и посадкой в авиации.
Отдельной группой можно выделить загрязнение, наносимое
окружающей среде в процессе получения электроэнергии различными способами.
В настоящее время электроэнергию получают тремя основными способами,
на долю которых в мире в совокупности приходится
более 98% производимого электричества:
• на теплоэлектростанциях (примерно 63%);
• на гидроэлектростанциях (примерно 18%);
• на атомных электростанциях (примерно 17%).
Негативные последствия использования ТЭС:
• прямое тепловое загрязнение окружающей среды;
• основной источник антропогенной эмиссии CO2, усиливающий парниковый эффект;
• загрязнение воздуха сопутствующими частицами и газами.
Выбросы ТЭС стали основным источником кислотных дождей;
• при возрастающем потреблении нефтепродуктов неизбежно
возрастает и риск загрязнения окружающей среды в местах добычи нефти,
при авариях на нефтепроводах или танкерах, перевозящих нефть;
• радиоактивное загрязнение в результате попадания в выбросы радиоактивных
продуктов, содержащихся в нефти и особенно в угле в незначительных количествах.
При длительной работе ТЭС на окружающей территории
постепенно возрастает концентрация радиоактивных веществ;
• загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами, рассеиваемыми вместе
c выбросами газообразных продуктов сгорания.
Негативные последствия использования ГЭС:
• зарегулирование стока рек приводит к значительному изменению водных экосистем:
вместо проточных возникают стоячие водоемы;
• при строительстве водохранилищ в низовьях рек происходит затопление значительных территорий —
наиболее плодородных земель, общее количество которых на Земле не столь велико;
• при значительном смыве с берегов почвы и поступлении
бытовых и сельскохозяйственных стоков происходит эвтрофикация вод,
что приводит к цветению фитопланктона и последующим заморам;
• проходные (мигрирующие из моря в верховья рек или наоборот) рыбы
лишаются возможности достичь своих нерестилищ.
Воздействие на атмосферу.
Основным объектом изучения вопроса о загрязнении атмосферы
является атмосферный воздух.
В законе «Об охране атмосферного воздуха» дано следующее определение:
Атмосферный воздух - жизненно важный компонент окружающей среды, представляющий собой
естественную смесь газов атмосферы, находящуюся за пределами жилых,
производственных и иных помещений.
Постоянство состава воздуха — важнейшее условие существования человечества.
Поэтому любые изменения состава рассматриваются как загрязнение атмосферы.
Основными ингредиентами загрязнения атмосферы являются
оксиды углерода (СО), азота (NO) и серы (SO),
а также углеводороды (CH) и взвешенные частицы (пыль).
Загрязняющие вещества, выброшенные в воздушный
бассейн в виде газов или аэрозолей, могут:
• оседать под действием силы тяжести (крупнодисперсные аэрозоли);
• физически захватываться оседающими частицами (осадками) и поступать в лито- и гидросферу;
• включаться в биосферный круговорот соответствующих веществ
(углекислый газ, пары воды, оксиды серы и азота и пр.);
• изменять свое агрегатное состояние (конденсироваться, испаряться, кристаллизоваться)
или химически взаимодействовать с другими компонентами воздуха;
• находиться в атмосфере относительно длительное время, переносясь
циркуляционными потоками в различные слои тропо- и стратосферы
и в разные географические области планеты до тех пор,
пока не создадутся условия для их физической или химической трансформации.
Сводные данные о количестве наиболее распространенных
выбросов показывают, что их основная часть приходится
на промышленно развитые страны Северной Америки,
Европы и в меньшей степени Азии.
Анализ изменения объемов антропогенных выбросов в мире,
указывает на незначительное, но всё-таки снижение объёмов выбросов в конце XX - начале XXI вв.
При этом общий объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу
остается на крайне высоком уровне.
В результате антропогенного воздействия на атмосферу возникают:
• локальная или региональная загазованность приземного слоя;
• трансграничный перенос загрязнений на значительные расстояния;
• различные глобальные эффекты, такие, как «парниковый эффект»;
• загрязнение лито- и гидросферы как результат процессов
естественного самоочищения атмосферы.
Загрязнение парниковыми газами.
К настоящему времени деятельность человека значительно влияет
на состав воздуха планеты и приводит прежде всего к созданию парникового эффекта,
т.е. к увеличению содержания в нем парниковых газов.
Эти газы, будучи прозрачными для коротковолновых солнечных лучей,
плохо пропускают длинноволновые излучения, уходящие обратно в космическое пространство.
В результате нижний слой атмосферы и поверхность Земли нагреваются.
На слайде показан рост средней температуры за последние полтора века.
Основной примесный газ, создающий парниковый эффект,
— диоксид углерода (С02), содержание которого за предыдущие 150 лет заметно выросло.
Причинами роста концентрации С02 в атмосфере являются
выброс диоксида углерода промышленными предприятиями,
работающими на углеводородном сырье, а также снижение
интенсивности его поглощения биотой наземных экосистем, прежде всего лесами.
Другим газом, создающим парниковый эффект на планете, является метан.
Основная природная причина образования метана — деятельность
особых бактерий, разлагающих в анаэробных условиях (без доступа кислорода) углеводы.
Это происходит прежде всего на болотах и в пищеварительном тракте животных.
Метан образуется в кучах компоста, на свалках, рисовых полях,
а также при добыче ископаемого топлива.
Помимо диоксида углерода и метана к парниковым газам
относятся хлорфторуглероды и их заменители.
Количество С02 в атмосфере при современных темпах
потребления человеком ископаемого топлива удваивается
каждые 23 года, что может привести к потеплению климата
уже к 2025 г. на 1 °С и к концу начавшегося столетия — на 2 °С.
На основании расчетов, проведенных с использованием
климатических моделей, сделан вывод, что если
не принять меры по прекращению выбросов парниковых газов,
то уровень моря на Земле поднимется примерно на 200 мм к 2030 г.
Это произойдет в результате увеличения объема воды из-за нагрева и таяния снегов.
Повышение уровня моря на 300—500 мм вызовет серьезные
проблемы в странах, расположенных в низменных районах,
и в ряде крупных городов, таких, как Амстердам, Венеция, Рио-де-Жанейро, Санкт-Петербург.
Дальнейший подъем уровня моря (на 1 м выше современного)
затронет человеческое сообщество значительно сильнее:
море затопит арабские страны, зальет около 15% площади Египта.
Таяние вечной мерзлоты может привести к разрушению всего,
что создано человеком на её поверхности.
Увеличатся интенсивность и частота экстремальных явлений природы — ураганов, засух.
Проблема диоксинового загрязнения воздуха.
Диоксин по химической структуре относится к классу полигалогенированных
циклических ароматических углеводородов, в которых
атомы водорода, соединяющиеся с углеродом в бензольном кольце, замещены хлором.
Диоксины чрезвычайно токсичны и проявляются со значительным
латентным периодом, т.е. не сразу, а спустя некоторое время.
Человек получает диоксины в основном с пищей,
в которую они попадают из применяемых в сельском хозяйстве пестицидов,
производных трихлорфенолов.
Другим источником попадания диоксинов в почву может стать воздушное загрязнение.
Источники загрязнения диоксинами окружающей среды разнообразны:
нефтепереработка, целлюлозно-бумажная промышленность, производство полимерных
материалов и пластмасс, красителей, искусственной кожи.
В воздух диоксины попадают в наибольшей степени при сжигании
различных продуктов и особенно поливинилхлоридов (ПВХ) и ряда пластмасс.
Диоксины образуются при сжигании хлорорганических
веществ и хлорполимеров, особенно таких опасных
предшественников диоксинов, как полихлорфенолы, полихлорбензолы,
а их синтез усиливается в присутствии металлов переменной валентности.
Отношение к мусоросжигательным заводам с этого времени
переменилось в худшую сторону.
В бытовом мусоре много полимерных материалов.
Если сжигать мусор без предварительной сортировки,
то мусоросжигательный завод становится источником
токсичного загрязнения воздуха, причем ухудшение
состояния здоровья почти невозможно сразу распознать:
оно проявляется лишь со временем.
Европейское экономическое сообщество (предшественник Европейского союза)
приняло меры по исключению предшественников диоксинов из бытового мусора.
Для этого промышленности этих стран пришлось заменить
выпускаемые полимеры на другие модификации.
Введена интернациональная маркировка полимерных упаковок (таблица 2).
Была изменена и конструкция мусоросжигательных заводов.
Если раньше из мусора выбирали в основном только металлические предметы,
то теперь перед сжиганием мусора полагается
проводить его тщательную сортировку, в процессе
которой должны быть удалены изделия из пластмассы, металла и стекла.
Для того чтобы подобная сортировка была наиболее эффективной,
придется сделать ещё один важный шаг в изменении
наших привычек и научиться сортировать мусор самим,
не смешивая разные по происхождению и составу вещества вместе.
Парадокс заключается в том, что наибольший вред
мы наносим себе сами, когда создаем неестественную
смесь самых разнообразных веществ, которую называем мусором,
или твердыми бытовыми отходами.
Особенности загрязнения воды и его последствия для живого.
Вода, как и воздух, является количественно неисчерпаемым
природным ресурсом, но человеку и всему живому
в биосфере нужна не просто вода как вещество с формулой Н20,
а вода определенного качества, т. е. имеющая определенные
прозрачность, температуру, сопутствующие примеси и т.п.
Гидросфера — это естественный фильтр-аккумулятор загрязняющих веществ,
поступающих в окружающую среду, что связано
с циклом глобального круговорота воды и с её универсальной
способностью к растворению газов и минеральных веществ.
По мере развития цивилизации человеку требовалось все больше и больше воды.
Человек каменного века потреблял менее 10 л/сут,
в Римском государстве — до 70 л/сут,
современный житель развитого государства — около 700 л/сут,
тогда как во многих современных развивающихся странах эта цифра не превышает 30 л/сут.
Статистика показывает, что 80% всех заболеваний в мире
вызвано неудовлетворительным качеством питьевой воды.
Считается, что уровень потребления воды характеризует
уровень технического и культурного развития общества.
На питье и приготовление пищи человек затрачивает не более 10% потребляемой воды,
а в среднем бытовое потребление в развитых странах составляет 220—320 л/сут.
Среди отраслей экономики первое место по потреблению воды занимает сельское хозяйство.
Второе место отводится промышленности.
Ни одно промышленное предприятие не может функционировать,
не используя воду из природных источников.
Потребность предприятий в воде изменяется в широких
пределах и зависит от вида получаемой продукции,
системы водоснабжения и климатических условий и т.п.
Так, для получения 1 т угля затрачивается 2 т воды.
Третье место по водоемкости занимает коммунальное хозяйство городов.
Значительный объем чистой воды затрачивается на разбавление,
обеззараживание стоков и отбросов промышленности,
сельского хозяйства, строительства и населенных пунктов,
а также транспортных путей, т.е. на борьбу с загрязнением гидросферы.
Во всех перечисленных сферах значительную часть составляют стоки.
Влияние на воды суши.
Наибольшее число стоков, загрязняющих поверхностные
и грунтовые воды, образуется в энергетике, сельском и коммунальном хозяйствах.
Большую роль в загрязнении вод играют вещества, выпадающие из атмосферы с осадками.
В воды суши и океана поступают сера и азот в виде соединений
H2S04 , HNOg, (NH4)2S04, NH4N03.
Фосфор в виде соединений попадает в водоемы с бытовыми сточными водами,
причем 20—30% этого количества — из синтетических моющих средств.
Постоянно увеличивается доля загрязнений, вносимых в водоемы за счет смывов
атмосферными осадками удобрений и пестицидов с полей.
Основная трудность в предотвращении загрязнения сточных вод
объектами сельского хозяйства заключается в том, что поступление
биогенных веществ с пашен рассредоточено в пространстве
и в невозможности выделить «источники» и «потоки» загрязнений.
На воды суши ощутимо влияет мелиорация и в первую очередь
её частные виды — орошение и осушение.
Орошение — искусственное увлажнение почвы и поверхности
растений путём подачи воды осуществляется с целью
обеспечения растений влагой, регулирования солевого режима почв.
Однако научно не обоснованный отвод больших объемов воды
из природных источников (рек, озер, болот)
приводит не только к изменению уровня грунтовых вод, что вызывает
засоление почв и потери их плодородия, но и к обезвоживанию самих природных источников.
Так, по прогнозам ученых ряду рек угрожает судьба
в ближайшем будущем не достигнуть своего природного устья, поскольку их воды по ходу
течения будут полностью откачаны на промышленно-бытовые нужды.
Вода, непосредственно участвующая в технологическом цикле
предприятий, насыщается различными химическими соединениями и взвесями.
Кроме того, вода природных источников, потребляемая
предприятиями промышленности, используется в значительных количествах в качестве хладагента.
Сброс подогретых вод обратно в водоем меняет его биоценоз, вызывает цветение воды.
Основные химические загрязнители, поступающие в водоемы суши
с промышленных предприятий, принято делить на три группы:
• неразлагающиеся или очень медленно разлагающиеся вещества
в том числе ионы металлов, минеральные соли, углеводороды нефти и т.п.;
• водорастворимые вещества, не вовлекаемые в биологический круговорот, в т.ч. токсичные;
• легкоусвояемые органические соединения (биогенные вещества).
В последнее время появился новый и опасный источник
загрязнения пресных вод, связанный с перепроизводством лекарств
и избавлением от просроченных лекарственных препаратов.
По составу лекарства трудно отнести к одной категории химических веществ:
среди них есть и достаточно простые
неорганические соединения, и синтетические соединения,
и природные органические соединения, в том числе
с очень высокой биологической активностью.
Разнообразен состав бытовых стоков: помимо органических
веществ и моющих средств в канализационных водах
оказываются и все жидкие химикалии, используемые в домашнем хозяйстве.
Кроме того, есть множество предприятий, не оборудованных
собственными очистными сооружениями;
они также сбрасывают жидкие загрязнители в городскую канализацию.
Например, из школьных и университетских лабораторий
отработанные химикалии поступают в ту же систему
сбора бытовых стоков, что и грязная вода из жилого сектора.
Тем не менее, главную опасность в бытовых стоках представляет биологическое загрязнение:
микробы, простейшие, яйца гельминтов, которые могут вызывать смертельно опасные
инфекционные болезни и быть причиной настоящих эпидемий.
Еще одна проблема, это эвтрофикация водоемов - увеличение концентрации
в них биогенных веществ, необходимых для питания растений.
При быстром обогащении питательными веществами
начинается интенсивное размножение фитопланктона, так что его биомасса
увеличивается многократно, и обычно прозрачная вода становится мутно-зеленой.
Загрязнение почвы и грунта может повлечь за собой
непоправимое загрязнение грунтовых вод.
Благодаря своим абсорбционным свойствам пористый грунт
способен в течение длительного срока быть эффективным фильтром,
задерживая поступающие с поверхности жидкие загрязнители
вроде нефтепродуктов и бактериальных агентов.
Однако со временем любой фильтр засоряется и сам
превращается в стойкий источник загрязнения.
Влияние на Мировой океан.
Антропогенная нагрузка на воды Мирового океана
в последние десятилетия значительно увеличилась.
В результате резко ухудшилось качество морской воды,
нанесен ущерб биологическим ресурсам океана, увеличилась
опасность для здоровья людей.
В Мировой океан поступает большое количество взвешенных частиц.
В нём обнаруживаются все новые и новые загрязняющие
вещества антропогенного происхождения.
Доля антропогенного поступления в суммарном поступлении
свинца в океан составляет 92%, нефти — 88%, хлорированных углеводородов — 100%.
Особенно опасны для биоценоза океана хлорорганические соединения,
обладающие токсическим и канцерогенным действием.
Прибрежные зоны океана подвержены процессу эвтрофикации и микробиологическому
загрязнению воды в первую очередь из-за хозяйственно-бытовых стоков.
Неуклонно возрастает поступление в океан нефти и нефтепродуктов.
В океан не только сливают все стоки, но и сбрасывают большое количество твёрдых отходов.
Наиболее опасны контейнеры с высокоактивными отходами
атомной промышленности, содержащими трансурановые
элементы, которые могут оставаться опасно радиоактивными ещё несколько тысяч лет.
Также в водах морей и океанов проводится захоронение опасных ядохимикатов.
Тяжелые металлы (наибольшую опасность представляют
ртуть, свинец, кадмий) могут накапливаться в пищевых
цепях, что сильнее всего проявляется в морских экосистемах.
Поэтому морепродукты и особенно те виды, которые
венчают пищевые цепи, такие, как крупные рыбы, например, тунцы,
могут содержать тяжелые металлы в очень высоких концентрациях.
Человек вносит изменения в гидрологический и гидрохимический сток в целом,
вмешивается в естественный круговорот веществ, меняет качество воды.
Основные причины загрязнения вод морей и океанов следующие:
• сброс промышленных и хозяйственно- бытовых сточных вод в моря или реки;
• поступление с суши стоков,
содержащих вещества, применяемые в сельском и лесном хозяйствах;
• захоронение на морском дне загрязняющих веществ
(радиоактивные отходы и т.п);
• разнообразные утечки с судов морского транспорта;
• аварийные выбросы и сбросы судов, а также из подводных трубопроводов;
• добыча полезных ископаемых на морском дне;
• выпадение загрязняющих веществ с осадками из атмосферы.
Последствия загрязнения почвы.
Человек интенсивно воздействует на верхнюю часть твердой оболочки Земли.
Преимущественно это воздействие приходится на верхний плодородный
слой литосферы — почву, благодаря которой человечество
удовлетворяет основную часть своих потребностей в продуктах питания.
Плодородные земли относятся к условно возобновимым ресурсам,
однако время, необходимое для их восстановления,
т.е. формирования плодородного слоя, достаточного для
сельскохозяйственного использования, может исчисляться сотнями или даже тысячами лет.
Стремясь повысить урожаи выращиваемых культур, человек
широко применяет удобрения, пестициды, строит оросительные и осушительные системы.
При этом вносятся существенные антропогенные помехи
в биогеохимические круговороты биогенных элементов.
Интенсификация сельскохозяйственной деятельности человека
и прежде всего химизация вызывают изменения в устоявшихся
процессах превращения веществ и энергии в природе.
Значительные потери веществ, например, азота, происходят
в результате их улетучивания из почвы и вымывания.
Обогащение биосферы азотом за счет удобрений опасно,
так как это ведет к накоплению токсичных азотсодержащих органических соединений.
К канцерогенным соединениям, появление которых обусловлено
неправильной химизацией сельского хозяйства, относятся нитрозосоединения.
Как правило, они вызывают образование злокачественных
опухолей печени, желудка, лёгких и других органов,
обладают мутагенным и эмбриотоксическим действиями.
Сегодня человечество уже не может использовать экстенсивный
путь развития сельского хозяйства, основанный на
поддержании и повышении плодородия почв, связан
с обязательным применением удобрений.
При нарушении технологии использования удобрений
их неблагоприятное воздействие на окружающую среду
многосторонне сказывается на различных компонентах биосферы.
При этом может происходить:
• нарушение круговорота и баланса питательных веществ, снижение плодородия почв;
• снижение урожаев сельскохозяйственных культур и качества продуктов;
• развитие грибковых и других заболеваний растений,
рост сорняков из-за нарушения соотношения макро- и микроэлементов в почве;
• попадание питательных элементов удобрений и почвы со стоками в грунтовые воды,
а далее в поверхностные водоемы, что вызывает их эвтрофикацию;
• проникновение в стратосферу оксидов азота, образующихся при денитрификации
азотных соединений почвы, что способствует разрушению озонового слоя.
Одним из видов антропогенного воздействия на почву является
усиление процессов водной и ветровой эрозии.
Эрозия — процесс разрушения и переотложения почвенных
частиц воздушными или водными потоками.
Эрозия почвы происходит и в естественных условиях,
однако она значительно ускоряется вследствие
антропогенного воздействия на экосистемы, выражающегося
в чрезмерной и неправильной распашке земли, в том числе
без учета рельефа, сведения лесов, непроведения противоэрозионных
агрохимических мероприятий.
Борьбе с эрозией почв способствует безотвальная обработка земли,
контурная и полосная вспашки, террасирование,
создание ветрозащитных полос.
Ущерб плодородию почв наносят нерегулируемые ливневые осадки и паводки,
ненормированный выпас скота, распашка целинных
и залежных земель, проводимая без учёта возможной эрозии.
Усилению эрозии почвы, обмелению рек и озер способствует вырубка лесов.
В результате сведения лесов почва, лишенная растительного
покрова, слабо поглощает осадки, и в сезон дождей
плодородный слой легко вымывается.
В ряде стран сокращение земель, используемых в сельском хозяйстве,
происходит из-за чрезмерного выпаса скота.
Значительно снижает плодородие почв их засоление — повышение
содержания легкорастворимых солей.
Оно может быть вызвано, например, привнесением
солей грунтовыми и поверхностными водами.
Наиболее часто засоление вызывается нерациональной системой орошения земель.
Значительное загрязнение плодородного слоя почвы
и отчуждение сельскохозяйственных земель вызывает складирование
и захоронение отходов производства и потребления.
Основная масса твёрдых отходов образуется на предприятиях следующих отраслей:
• горной и горно-химической промышленности (отвалы, шлаки, «хвосты»);
• чёрной и цветной металлургии (шлаки, шламы, пыль и т.д.);
• металлообрабатывающих отраслей (отходы, стружка, бракованные изделия);
• лесной и деревообрабатывающей промышленности (отходы лесозаготовки, опилки, стружка);
• энергетической — тепловые электростанции (зола, шлаки);
• химической и смежных отраслей промышленности (шламы, стеклобой, пластмассы и т.п.);
• пищевой промышленности (кости, шерсть и т.п.);
• легкой и текстильной промышленности.
Накопление значительного количества твёрдых отходов
во многих отраслях обусловлено существующим уровнем промышленных технологий,
не предусматривающих комплексной переработки сырья.
Многие технологии предусматривают использование не более 8—10% сырья,
а некоторые даже менее 1%.
Всё остальное поступает в отходы или отвалы.
Помимо того, что промышленные отходы занимают значительную
территорию, они служат источником химического
загрязнения почвы, гидросферы и атмосферы.
К твёрдым отходам также относится обезвоженный
активный ил, образующийся на очистных сооружениях
промышленных предприятий и городов.
Для обезвреживания наиболее токсичных неутилизируемых
твёрдых и жидких отходов промышленности, содержащих
хром, кадмий, свинец, ртуть, пестициды, отработанные
катализаторы и т.п., производят их захоронение на специально
оборудованных полигонах.
Проблема утилизации отходов производства и потребления
— одна из острейших экологических проблем, стоящих перед
городами и особенно перед крупными, где на одного
жителя в год образуется 200—750 кг твёрдых бытовых отходов.
Примерно треть этого количества составляют пищевые отходы,
а еще треть — бумага и картон.
Твёрдые бытовые отходы в ряде случаев не менее опасны, чем промышленные.
Наиболее характерным примером является проблема ртутной безопасности,
осознанная в настоящее время как одна из важнейших среди иных
экологических проблем в городах.
Металлическая ртуть и её соединения — наиболее
токсичные среди загрязнителей окружающей природной среды,
так как ртуть является веществом первого класса опасности.
В виде аэрозоля она попадает в организм вместе с воздухом
и затем длительное время воздействует на человека.
При концентрациях выше 0,25 мг/м3 ртуть полностью
задерживается легкими, а при наличии в воздухе
закрытых помещений ртутных паров в концентрации 0,1—0,8 мг/м3
у людей наблюдаются острые отравления.
Наиболее распространенный источник ртутного загрязнения в городских условиях
— вышедшие из эксплуатации лампы дневного света и ртутьсодержащие приборы.
В целях повышения эффективности регулирования в области
обращения с отходами, увеличения уровня экологической безопасности,
Федеральной службой по надзору в сфере природопользования
Министерства природных ресурсов и экологии утвержден
«Федеральный классификационный каталог отходов»,
представляющий собой систематизированный свод кодов и наименований видов отходов.