Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методы контроля и системы мониторинга загрязнений окружающей среды. Монография
.pdf
называемые «коридорные ветры», не совпадающие с направлениями
естественных воздушных потоков. Узкие улицы и высокие здания
препятствуют рассеиванию промышленных и автотранспортных выбросов, способствуя тем самым образованию на локальных территориях (особенно в местах массовой жилой застройки) застойных зон с
высоким уровнем загрязнения атмосферного воздуха. В условиях
города экологическая ситуация может усугубляться еще и тем, что
под воздействием солнечной радиации, высокой влажности и температуры воздуха «первичные» промышленные и автотранспортные
загрязнения воздушного бассейна трансформируются, образуя новые
химические соединения – «вторичные» загрязнения, которые нередко оказываются не менее вредными для здоровья человека и окружающей среды. К числу таких «вторичных» загрязнителей относятся, в частности, озон и пероксиацилнитрат, которые появляются в
загрязненной городской атмосфере в результате сложных фотохимических реакций с участием оксидов азота и углеводородов.
Загрязненный воздух городов (особенно при неблагоприятных
метеорологических условиях, способствующих накоплению вредных
веществ) является причиной смога (от англ. smoke – дым), вызывающего удушье, аллергические реакции, раздражение слизистой оболочки глаз и другие острые и хронические заболевания. Известны
два типа смога [24]:
– лондонский – это «первичное» загрязнение городской атмосфе-
ры за счет сжигания в больших количествах угля для бытовых нужд,
что практически при отсутствии ветра и мощного тумана приводит к
образованию высоких концентраций дыма (сажевого аэрозоля) и капель серной кислоты (за счет растворения диоксида серы в каплях
тумана). Условия образования этого типа смога преимущественно в
период с декабря по январь: температура воздуха от –1 до +4 °С, относительная влажность 85 % (туман), безветренно;
– лос-анджелесский – это «вторичное» загрязнение воздушной
среды города за счет фотохимических реакций, приводящих при интенсивной солнечной радиации к образованию в атмосфере O
NO
, CO, а также и целого ряда органических загрязнений. Условия
2
, NO,
3
образования этого типа смога преимущественно в период с августа
по сентябрь: температура воздуха на уровне 24–32 °С, относительная
влажность < 70 %, скорость ветра менее 3 м/с.
51
Результаты контроля загрязнений воздушного бассейна городов
центральной части Европейской территории России, начиная с 80-х
годов прошлого столетия, свидетельствуют о существовании третьего типа смога – «российского», отличающегося тем, что он является
суперпозицией двух первых типов: в атмосферном воздухе присутст-
вуют вещества, относящиеся к «первичному» и «вторичному» загрязнению как за счет собственных внутригородских промышленных и
автотранспортных выбросов, так и внешних– продуктов горения
торфяников (золы, сажи, газообразных органических и неорганических веществ), поступающих воздушными потоками из окружающих
лесных массивов. Условия образования этого типа смога (в июне–
сентябре): температура – 23…28
°С, относительная влажность воздуха – менее 70 %, слабый ветер, направленный на городские территории (в Москве такой тип смога наблюдался осенью 2005 г.).
Следует особо отметить аномальную жару 2010 г. в России (особенно в центре европейской территории, включая Москву, Московскую область и ряд пограничных областей). Эта климатическая ситуация, по существу, представляла собой региональную экологическую катастрофу, последствия которой еще предстоит осознать и попытаться понять и оценить с различных точек зрения: экологической,
медико-биологической, экономической, природоохранной и др. Такого продолжительного жаркого лета (начиная с последней декады
июня и до середины августа) Россия не знала за более чем вековую
историю наблюдений пог
оды. По мнению главы Гидрометцентра РФ
Р. Вильфанда, подобной жары, «возможно, не случалось 5000 лет».
Руководитель Росгидромета России А. Фролов, основываясь на дан-
ных озёрных отложений, заявил, что «такого жаркого лета в России
не было со времён Рюрика, т.е. за последние более чем тысячу лет».
Однако удивляет другое. В этот очень тяжелый период времени
для природной среды (животного и растительного мира) и многомиллионного населения нашими экологическими службами, метеорологами, климатологами не было представлено фактических данных о характере и масштабах воздействия стихии, включая уровни
загрязнения воздушной среды продуктами горения лесов, торфяников, всевозможного мусора, отходов. Мы не получили результаты
исследований компонентно-концентрационного состава загрязнений.
Экологические службы Москвы и России ограничивались общими
словами, что недопустимо в подобных обстоятельствах.
52
2500
2000
1500
1000
500
0
1986 1991 1993 1995 1998 2000 2002
Стационарные источники Автотранспорт
Рис 1.3. Динамика выбросов загрязнений в атмосферу
Москвы, тыс. т/год
Валовые выбросы загрязняющих веществ
Воздушный бассейн современного города может содержать десятки и сотни наименований вредных органических и неорганических веществ. Так, по данным городских природоохранных служб в
атмосферный воздух Москвы с промышленными, автотранспортными и коммунальными выбросами поступают более 500 загрязняющих
примесей. Основную массу загрязнений составляют крупнотоннажные выбросы оксидов углерода, азота и серы, взвешенных веществ
(пыли, сажевого аэрозоля), летучих органических соединений. Список опасных загрязнений включает формальдегид, тяжелые металлы,
ароматические соединения и целый ряд других специфических веществ. На рис. 1.3 приведена динамика выбросов загрязнений в атмосферный воздух Москвы за 15 лет с 1986 по 2002 гг. по данным,
опубликованным в ежегодных Государственных докладах о состоянии городской природной среды [25, 26].
В табл. 1.12 приведены значения среднегодовых концентраций загрязняющих веществ в 1991–1998 гг. (данные наземной сети наблюдений Московского городского центра гидрометеорологии и мониторингу природной среды).
53
Таблица 1.12
Среднегодовые концентрации загрязнений атмосферного воздуха Москвы
в 1991–1998 гг.
*
ПДК
,
вещество
Монооксид
углерода
Диоксид азота 0,04 0,09 0,08 0,09 0,10 0,10 0,11 0,09 0,08
Пыль 0,15 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,11 0,10
Диоксид серы 0,05 0,002 <0,001 <0,001 <0,001 0,002 0,003 0,05 0,003
Фенол 0,003 0,003 0,006 0,005 0,002 0,003 0,005 0,005 0,004
Формальдегид 0,003 0,007 0,006 0,009 0,006 0,01 0,01 0,007 0,008
Аммиак 0,04 0,10 0,12 0,13 0,05 0,03 0,05 0,04 0,05
Сажа 0,05 0,02 0,01 0,01 0,01 0,01 0,01 0,05 0,05
Толуол 0,60 0,33 0,33 0,34 0,41 0,36 0,35 0,03 0,03
Бензол 0,10 0,23 0,22 0,25 0,31 0,19 0,23 0,10 0,09
––––––––––
*
Предельно допустимая концентрация среднесуточная.
cc
мг/м3
1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998
3,0 3,0 2,0 3,0 4,0 3,0 3,0 3,0 3,0
Концентрация, мг/м
3
Загрязняющее
1.5. Экологические проблемы России
Российская Федерация – крупнейшее государство мира занимает территорию площадью 17,1 млн км², численность населения –
141,9 млн чел. (по состоянию на 1.01.2009 г.). Россия обладает самыми большими в мире запасами минеральных и энергетических ресурсов. Она занимает первое место в мире по площади лесов, обладает
примерно 20 % мировых запасов древесины, также в России находится наибольшее число озёр, содержащих около четверти мировы
запасов пресной воды.
Россия с ее огромной территорией и природными ресурсами является «полигоном», где сосредоточены и разворачиваются все без исключения процессы и явления, оказывающие в той или иной мере
негативные воздействия на природную среду, начиная от воздействий локального уровня и кончая проблемами регионального и глобального масштаба.
Впервые в истории современной России экологическая ситуация
страны и ее регионов была изложена в Государственном докладе
«О состоянии окружающей природной среды Российской Федерации
в 1991 г.» Министерства экологии и природных ресурсов РФ [27].
Эти данные были собраны и систематизированы при подготовке национального доклада СССР к Всемирной конференции ООН по ок-
х
54
ружающей среде и развитию. В этих материалах были освещены этапы экономического развития страны с 1972 по 1991 г. Принятие Россией основных положений концепции устойчивого развития, выработанных на Конференции в Рио-де-Жанейро в 1992 г., было закреплено Указом Президента РФ Б.Н. Ельцина «О государственной стратегии Российской Федерации по охране окружающей среды и обеспечению устойчивого развития» в 1994 г., а концепция перехода РФ
к устойчивому развитию, разработанная Правительством России,
была также утверждена Указом Президента в апреле 1996 г.
Кратко рассмотрим разделы Государственного доклада, характеризующие уровень и масштабы загрязнения территории РФ и ее регионов.
В 1991 г. общий объем выбросов промышленными предприятиями на
всей территории РФ составил 32 млн т, в том числе диоксида серы – 9,2,
углеводородов – 3,5, твердых взвешенных веществ – 6,4. Около 2
% от
общей массы выбросов составили токсичные вещества: бензапирен, сероводород, фтористые соединения, диоксины и др. Весьма высок объем
промышленных выбросов в следующих промышленных центрах: Норильск, Магнитогорск, Новокузнецк, Череповец, Омск.
Автотранспортные выбросы загрязняющих веществ в городах РФ
составили около 21 млн т. Весьма высокими эти выбросы были в
следующих городах, тыс. т/год: Москва – 801; Санкт-Петербург –
244; Волгоград – 116; Самара – 112.
Среднегодовая интенсивность выпадения соединений серы и азота, контроль за которыми осуществлялся практически на всей тер
ритории страны путем их определения в снежном покрове, составили
8,3 и 6,2 млн т соответственно.
Промышленные района центра России и Урала характеризовались
в тот период максимальными значениями выпадениями сульфатной
серы (1…2 т/км
2
в год). Выпадение на территории России за счет
трансграничного переноса из других стран составили: соединений
серы – 1,4 т; соединений окисленного азота – 596 кг; соединений
восстановленного азота – 42,2 кг. Со сточными водами в 1991 г. в РФ
было сброшено 30,3 тыс. т нефтепродуктов, 1 203 тыс. т взвешенных
веществ, 0,3 тыс. т фенолов.
Почвы вокруг больших городов и крупных центров цветной и
черной металлургии, химии и нефтехимии, машиностроения на расстоянии в несколько десятков километров загрязнены тяжелыми металлами, нефтепродуктами, соединениями фтора и другими токсичными веществами. Среднее содержание, например, свинца в почвах в
55
5-километровой зоне вокруг целого ряда городов находится в преде-
лах 0,4…80 ПДК. Примерно такая же ситуация наблюдается и по
другим загрязняющим веществам в целом ряде городов: Мончегорске, Ижевске, Братске, Новокузнецке, Красноярске и др.
В табл. 1.13 приведен список некоторых из российских городов,
выбросы загрязняющих веществ которых в течение15 лет (1990–
2005) составляли более 100 тыс. т/год.
Таблица 1.13
Города с наибольшими выбросами загрязнений в атмосферу, тыс. т
Города 1990 г. 1995 г. 2000 г. 2005 г.
Москва 273,8 173,8 110,8 88,4
Санкт-Петербург 191,5 77,9 59,2 52,4
Норильск 2298,6 2041,4 2149,1 2011,8
Новокузнецк 784,9 556,0 527,0 472,9
Череповец 599,7 416,0 353,5 353,5
Липецк 643,1 391,2 368,0 346,3
Асбест 501,9 264,2 385,2 310,3
Воркута 199,1 507,7 359,1 290,3
Магнитогорск 788,9 541,2 321,6 270,1
Орск 462,7 238,5 169,9 174,8
Челябинск 391,5 309,0 114,9 140,9
Ангарск 391,3 245,2 131,5 127,8
Новосибирск 226,9 104,3 101,7 109,2
Из табл. 1.13 видно, что доля промышленных выбросов этих горо-
дов практически не меняется (в 1990 г. – 28,4 %, в 2005 г. – 28,1 %).
На территории РФ в приземном слое атмосферы присутствуют
долгоживущие радиоактивные изотопы техногенного происхождения. В водах рек, протекающих по территории России, присутствуют: цезий-137, стронций-90 и тритий, поступающие в реки за счет
смыва с водосборов, загрязненных выпадениями этих изотопов от
проводившихся ранее испытаний ядерного оружия в атмосфере. Зоны радиоактивного загрязнения продуктами чернобыльской аварии
затронули 138 административных районов, в том числе 15 городов
областного подчинения: Алексеевка, Клинцы, Донской, Щекино,
Мценск и др., а также более 7700 населенных пунктов с населением
примерно 2,7 млн чел. Индивидуальные дозиметрические обследования более 150 тыс. чел. в Брянской, Калужской и Тульской областях
показали, что в среднем годовая доза внутреннего облучения в
1991 г. снизилась по сравнени
ю с 1990 г. в 1,5–2 раза.
56
По отдельным отраслям, входящим в топливно-энергетический ком-
плекс, общий объем вредных выбросов в атмосферу в 1991 г. составил:
– по нефтяной промышленности – 2,74 млн т;
– по газовой промышленности – 2,5 млн т;
– по угольной промышленности – 399 тыс. т;
– по энергетической промышленности – 7,05 млн т.
Несмотря на снижение объемов производства, предприятия металлургического комплекса остаются одними из основных загрязнителей окружающей среды. Ими в 1991 г. в атмосферу выброшено
5,8 млн т вредных веществ, в водоемы сброшено 1,4 млрд м
3
загряз-
ненных сточных вод.
Химическими предприятиями выброшено в атмосферу 0,52 млн т
вредных веществ и сброшено в открытые водоемы 1385 млн м
3
за-
грязненных сточных вод.
В 1991 г. предприятиями строительного комплекса выброшено в
атмосферный воздух 2,23 млн т вредных веществ, загрязненных вод
сброшено в поверхностные водоемы 224 млн м
3
.
Уровень выбросов вредных веществ в атмосферу от транспортных
средств и предприятий транспортно-дорожного комплекса в 1991 г.
составил порядка 35 млн т.
Серьезную экологическую проблему в России представляют отходы производства и потребления. Общее количество всех видов накопленных в РФ отходов составляет около 50 млрд т, ежегодно их
образуется более 4,5 млрд т, а под складирование занято боле
250 тыс. га земельной площади.
Следует отметить, что публикация Национального доклада России [27] стала отправной точкой для издания подобных материалов
по всей стране в масштабах республик, отдельных регионов, больших и малых городов, практически для всех отраслей промышленности. Было положено начало нового типа публикаций – ежегодных
государственных докладов о состоянии окружающей среды. Похоже, что в настоящее время наблюдается переизбыток подобной информации (в основной массе своей повторяемостью из года в год),
которая в лучшем случае используется для подготовки отчетов, диссертаций, дипломных работ. Кроме того, в последние годы экологические проблемы России в той или иной степени обсуждаются в многочисленных обзорах, отчетах, монографиях и учебных пособиях
(например [28]). На наш взгляд, настало время прекратить эту практику и вместо малоинформативных фолиантов выпускать краткие
госдоклады (например, один раз в три года), в которых, наряду с об-
57
е
щими сведениями, основное внимание будет сосредоточено на нерешенных экологических проблемах.
Из многочисленных публикаций несомненный интерес представляет работа [29], где дан анализ экологической ситуации ряда регионов России, сложившейся в самое последнее время. Основной упор в
работе сделан на характеристику «горячих точек» на карте России –
территорий, имеющих статус экологического бедствия и чрезвычайной экологической ситуации. Уделено внимание регионам с высоким
уровнем загрязнения окружающей среды, в числе которых Центральный, Северо-Западный, Южный, Уральский, Сибирский и др. В
работе особо отмечается, что загрязнение окружающей среды (атмосферного воздуха, воздуха помещений, питьевой воды, почвы, продуктов питания) – один из основных факторов, обусловливающих
значительное ухудшение здоровья населения.
По мнению многих экспертов, в России и в большинстве ее регионов продолжают нарастать кризисные явления. Настало время
действовать, а не говорить о необходимости спасения наших лесов,
рек, озер, морей, городов от чудовищных масштабов техногенных
загрязнений. И это надо делать сейчас, сегодня, немедля, не декларируя о намерениях, рассчитанных на успокоение общественности.
В заключение остановимся на портретах двух великих естествоиспытателей прошлого, достойных глубочайшего уважения и восхищения – Карла Линнея и Луи Пастера.
Портрет ученого. В своем главном труде выдающийся шведский ученый натуралист и естествоиспытатель Карл фон Линней (1707–1778) «Система природы» представил прогрессивную для своего времени систему органического мира. Он установил
универсальность видов и выделил их главный признак (свободное скрещивание особей
одного вида); ввел основные единицы систематики (вид, род, семейство, отряд, класс);
создал систему органического мира, в которой растения были разделены на 24 класса.
У животных были выделены 6 классов (черви, насекомые, гады, рыбы, птицы и млекопитающие); описал около 10 тыс. видов растений и около 4,5 тыс. видов животных;
усовершенствовал ботанический язык, установив до 1000 терминов; впервые поместил
человека в один отряд с обезьянами на основании морфологического сходства. Таким
образом, Карла Линнея по праву называют отцом систематики. Его труды способствовали выходу биологической науки из кризиса и накоплению новых знаний. По Линнею
все живые существа можно классифицировать с помощью иерархической системы, в
основе которой лежат категории рода и вида. Следующая категория классификации –
класс. Человек является представителем класса млекопитающих – теплокровных животных с шерстью, живородящих и выкармливающих своих детенышей молоком. Этот
уровень различает человека и таких животных, как пресмыкающиеся и птицы. Следующая категория – отряд. Мы относимся к отряду приматов – животных с бинокулярным зрением и руками и ногами, приспособленными для хватания. Классификация
58
человека как относящегося к приматам отличает нас от других млекопитающих, таких,
например, как собаки и жирафы. Следующие две категории классификации – семейство и род. Мы относимся к семейству гоминид и роду Homo. Впрочем, это разграничение мало что значит для нас, поскольку других представителей нашего семейства и
нашего рода больше нет (хотя в прошлом они существовали). У большинства животных каждый род содержит несколько представителей. Последняя категория в классификации Линнея –это вид, который определяется как популяция особей, которые могут скрещиваться между собой. Человек относится к виду sapience. При описании животных принято указывать род и вид. Поэтому человек классифицируется как Homo
sapiens (человек разумный). Это не означает, что другие категории классификации не
важны – они просто подразумеваются, когда говорят о роде и виде. Главный вклад
Линнея в науку состоит в том, что он применил и ввел в употребление так называемую
бинарную номенклатуру, согласно которой каждый объект классификации обозначается двумя латинскими названиями – родовым и видовым. Классифицируя таким способом живую природу, система Линнея определяет каждому организму свое собственное уникальное место в мире живых существ.
Портрет ученого. Луи Пастер родился 27 декабря 1822 г. Закончив школу в 1847 г.,
Пастер сдал экзамены на звание доцента физических наук. А спустя год защитил докторскую диссертацию. В том же году Пастер стал адъюнкт-профессором физики,
а через три месяца он занимает новую должность адъюнкт-профессора химии в Страсбурге. Пастер заметил, что асимметричные кристаллы встречаются в веществах, образующихся при брожении. В 1857 г. Пастер доказал, что брожение – не химический
процесс, как принято было тогда думать, а биологическое явление, являющееся результатом жизнедеятельности микроскопических организмов – дрожжевых грибков.
Пастер нашел, что существуют организмы, которые могут жить без кислорода. Они
называются анаэробными. Представители их – микробы, вызывающие маслянокислое
брожение. Размножение таких микробов вызывает прогорклость вина и пива. В 1864 г.
приступил к изучению вопроса возникновения болезней вин. Результатом его исследований явилась монография, в которой Пастер показал, что болезни вина вызываются
различными микроорганизмами, причем каждая болезнь имеет особого возбудителя.
Для уничтожения вредных «организованных ферментов» он предложил прогревать
вино при температуре 50…60 °С. Этот метод получил название пастеризации.
В 1881 г. Пастер был избран в члены французской академии. Начав с разгадки
болезней вина и пива, ученый всю свою дальнейшую жизнь посвятил изучению
микроорганизмов и поискам средств борьбы с возбудителями опасных заразных
болезней животных и человека. Работы Пастера обнаружили ошибочность распространенного в медицине того времени взгляда, по которому любые болезни возникают либо внутри организма, либо под влиянием испорченного воздуха (миазмы).
Пастер показал, что болезни, которые называют заразными, могут возникать только
в результате заражения, т.е. проникновения в организм из внешней среды микробов.
В 1880 г. Пастер нашел способ предохранения от заразных заболеваний введением ослабленных возбудителей, который оказался применимым ко многим инфекционным болезням. Чтобы доказать правильность своего открытия, в 1881 г. Пастер
произвел массовый публичный опыт. Он ввел нескольким десяткам овец и коров
микробы сибирской язвы. Половине подопытных животных Пастер предварительно
ввел свою вакцину. На второй день все невакцинированные животные погибли от
59
сибирской язвы, а все вакцинированные не заболели и остались живы. Этот опыт,
протекавший на глазах у многочисленных свидетелей, был триумфом ученого.
28 сентября 1895 г. Луи Пастер скончался в местечке Вилденеф-Летан, близ Парижа. Он поставил точку в многовековом споре о самозарождении некоторых форм
жизни в настоящее время, опытным путем доказав невозможность этого. Ученикам
и последователям Пастера принадлежат 8 Нобелевских премий (одна из них – Илье
Мечникову). Луи Пастер заложил один из краеугольных принципов научного исследования – доказательность, сказав знаменитое «никогда не доверяйте тому, что не
подтверждено экспериментами».
О Луи Пастере как великом человеке, научном организаторе и даже философе
лучше всего, пожалуй, скажет его же фраза: «Я заклинаю вас обратить внимание на
священные храмы, называемые лабораториями. Открывайте новые лаборатории,
ведь именно они станут храмами нашего будущего процветания и благоденствия.
Только здесь человечество будет расти, укрепляться и становиться лучше. Именно
здесь, на творениях природы, человечество сможет научиться гармонии, общему и
личному прогрессу, в то время как творения самого человечества это зачастую лишь
варварство, фанатизм и разрушение».
Библиографический список
1. Физическая энциклопедия. М.: Изд-во «Большая Российская
энциклопедия», 1994. Т. 4. С. 522.
2. Справочник необходимых познаний. 2-е изд. Пермь: Изд-во
«Вся Пермь», 2000.
3. Федоров В.Д., Гильманов Т.Г. Экология. М.: Изд-во МГУ, 1980.
4. Воронков Н.А. Основы общей экологии. М.: Изд-во «Агар», 1997.
5. Гиляров А.М. Журнал общей биологии. 1992. Т. 53. № 1. С. 5–17.
6. Коммонер Б. Замыкающийся круг: Пер с англ. Л.: Гидрометео-
издат, 1974.
7. Реймерс Н.Ф. Экология (теории, законы, правила, принципы и
гипотезы). М.: «Россия Молодая», 1994.
8. Одум Ю. Основы экологии. М.: Мир, 1986.
9. Экология, охрана природы и экологическая безопасность / Под
ред. В.И. Данилова-Данильяна. М.: Изд-во МНЭПУ, 1997.
10. Лозановская И.Н., Орлов Д.С., Садовникова Л.К. Экология и
охрана биосферы при химическом загрязнении. М.: Высш. шк., 1998.
11. Беккер А.А., Агаев Т.Б. Охрана и контроль загрязнения при-
родной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1989.
12. Никаноров А.М., Хоружая Т.А. Глобальная экология: Учеб.
пособие. М.: ЗАО «Книга сервис», 2003.
13. Тарко А.М. Антропогенные изменения глобальных биосфер-
ных процессов. М.: Физматлит, 2005.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]