Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Природопользование. Учебное пособие
.pdf
диационную нагрузку, которая превышает радиационную дозу, получающую
горняком в радиоактивных рудниках.
В то же время ни одна страна не может сворачивать или не развивать
ядерную энергетику. В развитии ядерной энергетики лидерами являются Фран-
ция, США, Германия, Англия, Япония и др.
Надежная защита АЭС от нештатных ситуаций — это один из наиболее
важных элементов, необходимых для широкомасштабного развития ядерной
энергетики.
2.2.4. Альтернативная энергетика и экология
К альтернативным источникам энергии относятся нетрадиционные воз-
обновляемые источники — солнечная энергия, энергия ветра, энергия приливов, геотермальная энергия, энергия биомассы и др.
Потенциальные ресурсы альтернативной энергетики достаточно велики и
превышают потребности в энергии, но экономические и технологические возможности их ограничены, и поэтому они пока занимают весьма скромное ме-
сто, хотя и обладают большими перспективами.
Наибольшим потенциалом обладает солнечная энергия, среди достоинств которой неисчерпаемость и экологическая чистота. Однако поток солнечной радиации обладает малой плотностью, он рассеян. Для его концентрации требуется строительство гелиоустановок, которые далеки, конечно, от
большой энергетики, но позволяют покрыть локальные потребности. Конструкция их может быть самая разная. Например, Братский завод отопительного оборудования серийно производит солнечные коллекторы. Это плоские металлические панели, закрытые сверху прозрачным стеклом. Панели размещаются на крышах домов. Вода в них нагревается до 100°С. Кипяток отдает тепло
циркулирующей в аппаратах воде, которая поступает в квартиры.
За рубежом (Япония, США, Франция, Алжир и др.) и у нас функционируют тысячи солнечных установок, обеспечивая теплом население и потребности хозяйства. А в 1985 г. в Крымской области было завершено строительство
первой в стране солнечной электростанции (СЭ–5) мощностью 5 тыс. квт.
(Вспомните первую АЭС той же мощности). Возможно, она даст толчок такому
же бурному развитию солнечной энергетики, как ее «коллега» из Обнинска
ядерной.
Энергия ветра. Ветроэнергетические ресурсы приземного слоя атмосфе-
ры огромны и ранее широко использовались на ветряных мельницах. Достаточно вспомнить Нидерланды, неотъемлемой частью пейзажа которой, наряду с
41
каналами, дамбами и протоками, являлись ветряные мельницы, которые откачивали воду с затопленных территорий и отвоевывали их у моря, превращая в
культурные сельскохозяйственные угодья. К концу XIX века в маленькой Дании тоже крутилось 30 тыс. ветряных мельниц. По-видимому, и в Испании они
не были редкостью, коль скоро герой романа Сервантеса сражался именно с
ними. А сколько их было в России? До революции — около 250 тыс. ветряков.
И все-таки сначала паровая машина, а потом двигатель внутреннего сго-
рания, электромотор вытеснили ветряные мельницы, но колоссальная энергия
ветра осталась, хотя чтобы заставить его работать, надо, чтобы он дул постоян-
но и с достаточной силой. Для нормальной работы требуется скорость
4–5 м/с, иначе агрегаты вообще не смогут работать. Наибольшей же эффективности достигают установки при скорости 6–9 м/с.
Развитие данного вида энергетики сдерживается большими потерями при
преобразовании энергии ветра в электроэнергию (лишь 1/4 часть), непостоянством скорости и направления ветра, сложностью создания и функционирова-
ния крупных установок.
Энергия приливов. Океан не знает ни многоводных, ни маловодных лет.
Он к тому же строго выдерживает график своих суточных колебаний с точностью до минут. Это свойство океана выражается посредством приливов и отливов, также может использоваться человеком. Энергия приливов уже используется на приливных электростанциях (ПЭС) во Франции (устье р. Ране на побережье Ла-Манша). В нашей стране работает Кислогубская ПЭС на Кольском
полуострове. ПЭС выгодно строить в тех местах, где приливная волна достигает большой высоты: в канадском заливе Фанди (17 м), в проливе Ла-Манш (до
16 м.), в Охотском море (Пенжинская губа на Камчатке (до 13 м), в Белом море
(до 10 м).
Геотермальная энергия имеет земное происхождение. Горячие ключи и
гейзеры встречаются во многих местах. Они есть в Италии и Исландии, Мексике и Чили, США и Новой Зеландии. (Кстати, на языке коренных жителей Новой
Зеландии маори эта страна именуется «Страной большого белого облака».
Здесь, в Долине гейзеров среди папоротников бьют струи пара и горячей воды.
Не случайно любимое национальное кушанье маори — мясо или овощи, сваренные в кипятке гейзера.) Подземное тепло превращается в электроэнергию на
геотермальных электростанциях (ГеоТЭС) в Японии, Италии, Мексике, США,
Азорских островах. У нас тоже действует опытная ГеоТЭС — Паужская на
Камчатке мощностью 11 млн квт. Однако из-за отсутствия производства серий-
ного оборудования для подобных ГеоТЭС, некоторых технических и техноло-
гических проблем, геотермальная энергетика развивается пока слабо.
42
Энергия биомассы. Одно из перспективных направлений энергетического использования биомассы — производство из нее биогаза, который можно
конвертировать в тепловую и электрическую энергию, использовать в двигате-
лях внутреннего сгорания. Использование органических веществ решает, помимо этого, и задачи очистки сточных вод, утилизации отходов городов, полу-
чения удобрений.
Энергия водорода. В числе перспективных альтернативных источников
энергии рассматривается водород (H
). Насколько использование водорода в
2
качестве топлива для автомашин является экологически безопасным?
Ответ прост и ясен: водород соединяется с кислородом и выделяет энер-
гию, не образуя загрязнителей:
H2 + O2 → H2O + энергия.
Казалось бы, использование водорода экологически целесообразно. Однако однозначные суждения по перспективам применения водорода в качестве
топлива нуждаются в критическом осмыслении. Почему? Когда горит нефть и
каменный уголь, образуется углекислый газ (CO
), который вовлекается в фото-
2
синтез:
CO2 + H2O → C6H12O6 + O2.
Получается, углекислый газ технического происхождения, благодаря его
хлорофильной ассимиляции растениями, вновь участвует в реакции биологического синтеза органических веществ и образования кислорода. Водород же при
горении соединяется с кислородом атмосферы, образуя инертное вещество —
воду. С экологической точки зрения, широкое распространение применения водорода как энергоносителя может обернуться новой глобальной проблемой
биосферы — уменьшением кислорода в атмосфере.
2.3. Научно-технический прогресс: сверхинтенсивная эксплуатация
природных ресурсов и экологические последствия
2.3.1. Разрушение растительного покрова
Сверхинтенсивная эксплуатация природных ресурсов, как теперь стало
самоочевидным, ведет к деградации биоценозов.
Растительные сообщества стали первыми жертвами влияния Homo sapi-
ens. Современная цивилизация продолжает уничтожение растительного покро-
43
ва Земли. Продолжается интенсивное сокращение площади лесов. Причины
уничтожения леса в разных регионах мира существенно отличаются. Но в основе всех технократических и сиюминутных экологических выгод лежит принцип
«после нас хоть потоп». Перечислим некоторые из них:
1. Использование древесины в качестве топлива в развивающихся странах.
2. Промышленное использование леса в производстве бумаги.
3. Объем заготавливаемой древесины превышает ежегодную продуктив-
ность лесов.
4. Происходит замена лиственных лесов хвойными, что разрушает струк-
туру некоторых видов почв и ведет к их оподзоливанию, что надолго уменьшает их плодородие.
Уничтожение лесов одновременно означает обеднение экосистемы Земли, исчезновение биологических видов или сокращение ареалов их распространения. Современный технический вооруженный человек во имя рентабельности, повышения производительности и экономической выгоды осуществляет
тотальную вырубку леса. Последнее особенно характерно для современной
России.
2.3.2. Пахотные земли и их будущее
На поверхности Земли лишь около 11 % суши (исключая Антарктиду) не
создает серьезных преград для сельского хозяйства. Остальная земля на нашей
планете подвержена засухам, непригодна по своему химическому составу (из-за
недостатка питательных веществ или наличия вредных веществ), имеет недостаточную глубину почвенного слоя, страдает от избытка воды или находится в
зоне вечной мерзлоты.
В настоящее время площадь возделываемых земель во всем мире состав-
ляет около 14 млн км
2
. К сожалению, значительные площади высокоплодород-
ной земли постоянно отводится под строительство, вместо того чтобы исполь-
зовать ее под сельскохозяйственные культуры.
В развитых странах урбанизация ежегодно поглощает по меньшей мере
3000 км2 лучших сельскохозяйственных земель. Утрата почвенного покрова
резко ускорилась в тропических районах.
Об экологических последствиях такого наступления на пахотные земли говорят следующие факты. Даже при естественных условиях для восстановления
почвенного слоя с толщиной в 10 миллиметров требуется 100–400 лет. Поэтому
если почвенный покров нарушен, то практически почва пропадает навсегда.
44
Подсчитано, что лишь с площади 800 000 км2 ежегодно уносится 6 млрд
тонн питательных веществ. Это больше того количества, которое вносится в
виде удобрений. По подсчетам, в перспективе почти треть земель в мире может
стать непригодной для земледелия, если сохранятся нынешние темпы их деградации вследствие эрозии, выпахивания, перевыпаса, сведения лесов, засолонения почв при орошении, отведения сельскохозяйственных угодий под строительство зданий и дорог, затопления земель при строительстве водохранилищ и
других причин.
Однако нельзя сказать, что технический прогресс сам по себе антиэколо-
гичен. Скорее всего, дело в особенностях новой технологии (в ее недостаточной
экологичности) и экономических интересах, сводящихся к обеспечению сиюминутной выгоды и пренебрежению экологическими императивами существо-
вания и развития жизни самого человека и всей живой природы.
45
Глава 3
КАЧЕСТВО И МОНИТОРИНГ
ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
С развитием природопользования (особенно в XX веке), сопровождавше-
гося ухудшением качества сферы жизни человека, усилением урбанизации и
развитием техники, технологий, изменением экосистем из-за антропогенных
факторов в науку вошли термины «окружающая человека среда», «окружающая
среда», «географическая среда».
Рассмотрим эти определения.
Окружающая человека среда — природное и социально-экономическое
окружение человека, определяющее условие его жизни и деятельности. При
изучении окружающей среды особое влияние сосредотачивается на тех ее свойствах, которые определяют возможность сохранения здоровья человека. В данном определении главным критерием качества окружающей среды является состояние здоровья человека. Изучением окружающей человека среды занимается
гигиеническая наука и экология человека.
Географическая среда — это часть земного природного окружения че-
ловеческого общества, с которой общество в данный момент непосредственно
связано в своей жизни и производственной деятельности. Ныне в связи с расселением населения по всей поверхности Земли и с глобальным воздействием человека на природу большая часть природы рассматривается как географическая
среда.
Окружающая среда — это комплекс всех объектов и факторов, внешних
по отношению к данной особи или популяции. Данное определение имеет широкое биологическое толкование. Именно, можно сказать, что в рамках учения
об окружающей среде были сформулированы закон Либиха (закон «миниму-
ма»), закон толерантности (закон «минимума и максимума») и др.
Несмотря на приведенные выше дефиниции, следует помнить: природа
едина и целостна. Исходя именно из такого понимания, очевидна мысль о том,
что любая хозяйственная деятельность человека происходит в определенной
природной системе, которая характеризуется эволюционно сложившимся динамическим равновесием. Изменения этого равновесия сопровождают эволюцию человека. Сегодня эта проблема приобретает угрожающий характер. Осознание этих природоразрушительных тенденций ставит вопрос об оптимизации
природопользования. В идеале оптимизация экологического прогресса связана
46
с развитием и расширением идей рационального природопользования. Содер-
жание рационального природопользования неразрывно связано с развитием
знаний об окружающей среде, о тенденциях качественного и количественного
ее изменения, а также — с осуществлением мониторинга окружающей природной среды.
3.1. Качество окружающей среды, его нормирование
Антропогенное загрязнение означает привнесение в среду физических,
химических и биологических агентов в результате промышленной, сельскохозяйственной и бытовой деятельности. При этом в окружающей среде могут
быть следующие экологические ситуации:
1. Увеличение концентрации химических и биологических агентов или
уровней физических факторов, обычных для естественной среды.
2. Внедрение в окружающую среду антропогенных агентов, в естествен-
ных условиях отсутствующих.
В этих условиях возникает вопрос о качестве окружающей среды и нор-
мировании антропогенных факторов.
3.1.1. Современное качество атмосферного воздуха
Загрязнение атмосферы — привнесение в воздух или образование в нем
различных агентов, химических веществ или организмов, неблагоприятно воз-
действующих на сферу жизни или наносящих урон материальным ценностям.
Ухудшение качества атмосферного воздуха обусловлено в значительной
мере продуктами сжигания угля, бензина, других видов топлива и отходов (бу-
маги, пластика и т.п.).
Топливо и отходы — это органические соединения, состоящие в основ-
ном из углерода и водорода. При их полном сгорании образуется углекислый
газ и вода. Кроме того, топливо и отходы содержат ряд примесей, которые при
сгорании также попадают в воздух. К числу этих примесей относятся сера, тяжелые металлы, радиоактивные вещества и др. Кроме того, при высоких температурах горения часть атмосферного азота и азотосодержащие соединения ор-
ганических соединений окисляются до монооксида (NO), который, вступая в
реакцию с кислородом, образует диоксид азота (NO
) или другие соединения
2
азота с кислородом, объединяемые под общим названием — оксиды азота
(NO
). В атмосферу поступают также взвешенные вещества и продукты непол-
x
ного сгорания.
47
Упомянутые продукты горения могут вступать в воздухе в дальнейшие
химические реакции:
1. Пары воды, взаимодействуя с оксидом серы и азота, образуют серную
и азотную кислоты.
2. Оксиды азота и летучие углеводороды вступают в химические реак-
ции, стимулируемые солнечным светом, образуя токсическое вещество — озон.
3. Монооксид азота под воздействием солнечной энергии вступает в хи-
мические реакции с углеводородами, образует вредные органические соедине-
ния пероксиацилнитрат (ПАН).
Важно осознавать, что загрязнение (непосредственное и вторичное) все-
гда является многокомпонентным. Список вредных веществ большой, и мень-
ший уровень их опасности зависит от изменения технологии производства, метеорологических факторов (ветер, штиль, суточная инверсия атмосферного
производства и т.д.).
Сегодня не только не вызывает сомнения факт отрицательного действия
загрязнений воздуха на здоровье людей, но и установлено точно:
1. В периоды, когда загрязнение достигает высокого уровня, ухудшается
самочувствие населения.
2. Присутствие серной кислоты коррелирует с учащением приступов
бронхиальной астмы.
3. Респираторные заболевания и рак легких могут быть провоцированы
загрязнением атмосферного воздуха.
4. Высокие уровни загрязнения окружающей среды приводили к повы-
шению смертности.
3.1.2. Современное качество питьевой воды
Загрязнение воды в водоемах и подземных вод — явление планетарное.
Здесь также имеет первичное и вторичное загрязнение. Загрязнение питьевой
воды может содержать органические и неорганические химические вещества,
среди которых присутствуют и токсические вещества, и патогенные микроор-
ганизмы.
Присутствие вредных химических веществ в питьевой воде угрожает здо-
ровью человека. Отдельные примеры в предыдущих главах были приведены.
Что касается патогенных микроорганизмов, то отметим, что в большинстве случаев патогенные микробы выживают вне организма (сроки выживания
колеблются в значительных пределах).
48
Все отмеченное свидетельствует о том, что источники водоснабжения
должны сами соответствовать определенным требованиям. Однако вода открытых водоемов всегда перед подачей в водопроводную сеть должна пройти
улучшение ее качества, как по химическому составу, так и микробиологическим критериям. Все это достигается за счет отстаивания, фильтрации, осаждения сульфатом алюминия взвешенных веществ, обеззараживания (а в некото-
рых случаях — фторирования).
Контроль качества водоемов и подземных вод и контроль качества питьевой воды приобретают ныне особую актуальность в связи со сложившимся или
складывающимся уровнями загрязнения природных вод.
3.2. Нормирование загрязнения
вредных веществ в окружающей среде
Нормирование качества окружающей среды (воздуха, воды, почв) — это
установление пределов, в которых допускается изменение ее естественных
свойств. Устанавливаемые пределы вредных веществ называются предельно
допустимыми концентрациями (ПДК).
Необходимо отметить, что вся область экологического нормирования,
связанная с техногенным загрязнением окружающей среды, опирается на научные рекомендации гигиены. С точки зрения гигиенической науки, предельно
допустимая концентрации — эта та наибольшая концентрация веществ, в среде
(воздухе, воде, пище), которая при более или менее длительном воздействии
(контакте, вдыхании, приеме внутрь) не оказывает влияния на здоровье и не
вызывает отдельных последствий (например, не скажется на потомстве).
Установление предельно допустимой концентрации, ниже которой вредное воздействие ядовитого вещества не проявляется, является ответственным и
материально дорогим. Тем не менее с каждым годом, с учетом новых научных
достижений, вводятся новые дополнительные критерии оценки токсической
опасности вредных веществ.
В настоящее время установлены ПДК для многих сотен химических веществ в атмосферном воздухе, водоемах, почве, пищевых продуктах, в воздухе
производственных помещений.
В табл. 5 приведены отдельные примеры величины ПДК для наиболее
распространенных загрязнителей.
49
Таблица 5
Вещество
Максимальная разовая
ПДК (ПДК мр), мг/м
Среднесуточная ПДК
(ПДК сс), мг/м
Сернистый газ
0,5
0,05
Двуокись азота
0,085
0,04
Формальдегид
0,035
0,03
Окись углерода
5,0
3,0
Пыль
0,5
0,15
Бензол
1,5
0,1
Вещество
ПДК
для санитарно-бытовых
водоемов, мг/л
ПДК
для рыбохозяйственных
водоемов, мг/л
Ртуть
0,0005
0,001
Свинец
0,03
0,1
Нефтепродукты
0,001
0,001
Бензол
0,5
0,5
Анилин
0,1
0,0001
Хлорофос
0,05
0,0
Величины ПДК наиболее распространенных загрязнителей
атмосферного воздуха
Установленные величины ПДК включаются в стандарты качества окружающей среды, и они приобретают законодательное значение. Это означает:
превышение ПДК в окружающей среде подлежит не только общественному
осуждению, но и юридическому рассмотрению для определения степени ви-
новности конкретного лица или конкретной организации.
Для физических факторов (шума, освещенности, радиации), как и для хи-
мических веществ, разрабатываются предельно допустимые уровни (ПДУ).
Таблица 6
Величины ПДК
наиболее распространенных загрязнителей в водоемах
В нашей стране контроль за уровнем вредных веществ в окружающей
среде осуществляют органы метеослужбы, санэпидслужбы и ряда ведомств.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]