Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Экологический мониторинг. Учебно-методическое пособие
.pdf
Экологические проблемы, цифры, факты
Мониторинг радиационной обстановки
В нашей стране государственными службами про
водятся регулярные измерения уровня радиоактивно
сти в окружающей среде — радиологический мони
торинг. По данным мониторинга, в последние годы на
территории России концентрация долгоживущих бета
активных нуклидов в воздухе и выпадения их на зем
ную поверхность из атмосферы практически не изме
няются. Экспозиционные дозы гаммаизлучения на
поверхности почв составляют на большинстве терри
тории России величины порядка 10–15 мкР/ч. Одна
ко в настоящее время отмечается кризисная ситуа
ция — на территориях АЭС в России накопилось
громадное количество отработанного ядерного топли
ва — радиоактивных отходов, которые некуда выво
зить. Эти отходы хранятся в не предназначенных для
этого условиях и создают высокую экологическую
опасность.
В отдельные дни наблюдается повышенное содер
жание радионуклидов в приземной атмосфере. На
пунктах мониторинга радиоактивности атмосферы
счетчики время от времени регистрируют случаи
кратковременного многократного превышения над
фоновым уровнем. Эти уровни высокого загрязнения
обычно наблюдаются не более суток, и в большин
стве случаев их причиной являются естественные
процессы распада природных тория и радия в зем
ной коре.
Однако службами радиологического мониторин
га обследованы далеко не все территории, где могут
иметь место следы выпадений радиоактивных ве
ществ. Свой вклад в изучение радиационной обста
новки могут внести специализированные лаборатории
НИИ, кафедр вузов, а простейшие исследования в этом
направлении можно проводить и в рамках школьного
экомониторинга.
В школьных условиях для выявления следов выпа
дений радиоактивных осадков можно с помощью счет
чика Гейгера периодически контролировать радиацион
ную обстановку на территории своей местности. Такой
мониторинг желательно проводить, определяя две ха
рактеристики — уровень фона и энергетический состав
гаммаизлучения. Изменение среднего уровня фона на
361
Приложение 1
территории проживания будет сигнализировать об из
менении на ней радиационной обстановки, а изменение
энергетического состава — о появлении источников из
лучения с другим составом радиоактивных изотопов.
Методика проведения такого контроля на стандар
тном оборудовании школьного кабинета физики опи
сана в главе 9 этой книги.
Единицы измерения, используемые в радиоэколо"
гическом мониторинге
1. Активность радионуклида (уменьшение числа
ядер изотопа в единицу времени):
1 Бк (беккерель) = 1 распад/с.
1 Ки (кюри) = 3,7 ×10
10
Бк.
2. Поглощенная доза излучения (энергия радиоак
тивного излучения, приходящаяся на единицу облуча
емой массы):
1 Гр (грей) = 1 Дж/кг = 100 рад.
3. Эквивалентная доза облучения (поглощенная
доза, с учетом действия на биологическую ткань):
1 Зв (зиверт) = 100 бэр (биологических эквивален
тов рентгена).
4. Экспозиционная доза (мера действия ионизиру
ющего излучения):
1 Р (рентген) = 0,88 рад = 2,58 ×10
–4
Кл/кг.
5. Мощность дозы облучения — экспозиционной,
эквивалентной, поглощенной (доза облучения, получа
емая объектом в единицу времени):
1 Зв/с = 100 Р/с = 100 бэр/с.
1.1.4. Пестициды [35, 62]
Химические вещества, употребляемые для уничто
жения тех или иных видов вредных организмов, назы
ваются пестицидами (от лат. pestis — зараза, caedo —
убиваю).
При значительном ассортименте выпускаемых пе
стицидов большое значение имеет их классификация.
Объединение препаратов по сходным признакам об
легчает их выбор, способствует выработке и осуществ
лению более рациональных профилактических мероп
риятий.
362
Экологические проблемы, цифры, факты
Пестициды принято классифицировать по следу
ющим признакам:
– цели и области использования (производственная
классификация);
– способность проникать в организм вредителя, ха
рактер и механизм действия;
– химический состав;
– степень воздействия на теплокровных животных.
В зависимости от цели и области использования
пестициды разделяются на следующие группы.
1. Акарициды — для борьбы с растительноядными
клещами.
2. Альгициды — для уничтожения водорослей и дру
гой сорной растительности в водоемах.
3. Антигельминты — для борьбы с паразитически
ми червями у животных.
4. Антирезистенты — для снижения устойчивости
насекомых к отдельным веществам, специальные
добавки.
5. Антисептики — для предохранения деревянных
и других неметаллических материалов от разру
шения микроорганизмами.
6. Арборициды — для уничтожения нежелательной
древесной и кустарниковой растительности.
7. Аттрактанты — для привлечения насекомых.
8. Афициды — для борьбы с тлями.
9. Бактерициды — для борьбы с бактериями и бак
териальными болезнями растений.
10. Гаметоциды — вещества, вызывающие стериль
ность сорняков.
11. Гербициды — для борьбы с сорными растениями.
12. Десиканты — для предуборочного подсушивания
растений.
13. Дефолианты — для удаления листьев.
14. Зооциды или родентициды — для борьбы с гры
зунами.
363
Приложение 1
15. Инсектициды — для борьбы с вредными насеко
мыми.
16. Инсектоакарициды — для борьбы одновременно
с вредными насекомыми и клещами.
17. Ларвициды — для уничтожения личинок и гусе
ниц насекомых.
18. Лимациды или моллюскоциды — для борьбы с
различными моллюсками, в т.ч. и с брюхоногими.
19. Нематоциды — для борьбы с круглыми червями
нематодами.
20. Овициды — для уничтожения яиц вредных насе
комых и клещей.
21. Протравители семян — для предпосевной обра
ботки семян.
22. Регуляторы роста растений — вещества, влияю
щие на рост и развитие растений.
23. Репелленты — для отпугивания насекомых.
24. Ретарданты — для торможения роста растений.
25. Синергисты — добавки, вызывающие усиление
действия пестицидов.
26. Феромоны — вещества, продуцируемые насеко
мыми для воздействия на особей другого пола.
27. Фумиганты — вещества, применяемые в паро
или газообразном состоянии.
28. Фунгициды — для борьбы с грибными болезнями
и различными грибами.
29. Хемостерилизаторы — для химической стерили
зации насекомых.
Наиболее обширную группу веществ среди пести
цидов как по объемам применения, так и по ассорти
менту составляют гербициды.
Применение пестицидов резко снижает потери
урожаев сельскохозяйственных культур, в 2–3 раза
сокращает затраты труда в сельском хозяйстве, по
364
зволяет сохранять продукцию в гораздо большем ко
Экологические проблемы, цифры, факты
личестве. Затраты на пестициды в сельском хозяй
стве в течение сезона окупаются в несколько раз.
Высокая экономичность пестицидов обусловливает
рост их применения. Мировой ассортимент пести
цидных препаратов насчитывает более 100000 наи
менований на основе более чем 700 химических ве
ществ, принадлежащих к самым различным классам
соединений.
Признавая несомненный положительный эффект
химического способа борьбы с сорными растениями,
следует учитывать возможное побочное действие гер
бицидов на другие компоненты экосистем: на животный
мир, культурные и дикорастущие полезные растения,
атмосферу, почву, водоемы. Уничтожение существенной
части флоры химическим способом, помимо непосред
ственного токсического эффекта, сопровождается зна
чительным сокращением источников питания для фау
ны и микроорганизмов, что приводит к нарушению
внутриценотических связей и в конечном итоге — сдви
гу экологического равновесия в биосфере.
Нежелательные последствия возникают чаще все
го при систематической обработке больших площадей
и связаны с появлением как токсикологических, так и
экологических проблем. Наибольшую опасность пред
ставляют стойкие пестициды и их метаболиты, способ
ные накапливаться и сохраняться в природной среде
до нескольких десятков лет, что может вызывать заг
рязнение почв, водоемов, кормов, продуктов питания.
При определенных условиях из метаболитов пестици
дов образуются метаболиты второго порядка, роль,
значение и влияние которых на окружающую среду во
многих случаях остаются неизвестными. Последствия
неумеренного применения пестицидов могут быть са
мыми неожиданными, а главное — биологически не
предсказуемыми; на смену одним вредным организмам
часто приходят другие, которые вырабатывают имму
нитет к препаратам и способны выживать даже после
самых эффективных обработок. Для преодоления им
мунитета устойчивых особей к пестицидам необходи
мо увеличивать дозу препаратов, а это усиливает опас
ность загрязнения окружающей среды.
Несоблюдение существующих правил хранения и
применения пестицидов, отсутствие строгого контро
365
Приложение 1
ля за остаточным количеством их в почве, воде, кормах
и пищевых продуктах приводит к печальным послед
ствиям — повышению заболеваемости болезнями ор
ганов дыхания, печени, эндокринной и нервной сис
тем, врожденных аномалий развития и т. д.
Вследствие миграции пестицидов с воздушными и
водными потоками в биологическом круговороте ве
ществ последствия токсического действия химических
препаратов могут быть обнаружены на территории, где
их никогда не применяли.
Объем применения пестицидов в нашей стране в
последние годы существенно сократился, однако не
которая часть анализируемых образцов почвы все еще
содержит повышенное количество пестицидов [43].
Глобальная тенденция возрастания объемов приме
нения пестицидов, в частности гербицидов, обусловли
вает особую актуальность детального и всестороннего
изучения и прогнозирования всевозможных изменений,
возникающих в биосфере под влиянием этих веществ.
Необходима проработка эффективных мероприятий по
контролю и предупреждению нежелательных послед
ствий интенсивной химизации. С этой целью в России
в 1996 г. введены новые нормативы содержания пести
цидов в объектах окружающей среды.
1.1.5. Нитраты [63, 64]
Нитратная проблема рождена ХХ веком, когда
извечная проблема обеспечения населения продо
вольствием стала решаться не за счет увеличения
сельскохозяйственных угодий, а за счет интенсифи
кации земледелия. Один из путей интенсификации —
использование минеральных удобрений.
Еще в 1840 г. немецкий ученый Ю. Либих опублико
вал принятую и сегодня теорию минерального питания
растений. Он исходил из того, что в природе растения
ежегодно частично или полностью отмирают, возвращая
взятое ими из почвы. Человек же осенью увозит урожай
в закрома. С любой тонной, например, кукурузной массы
из почвы уносится 14 кг азота, почти 3,5 кг калия и 2,5 кг
фосфора. И так повторяется из года в год на всех нивах.
Чтобы земля не оскудела, люди должны восполнить по
366
тери питательных веществ. Интуитивно чувствуя это,
Экологические проблемы, цифры, факты
крестьяне издавна вывозили на поля и запахивали навоз,
сеяли и в конце выращивания заделывали в почву кор
невые остатки многолетних бобовых трав. Либих предло
жил для восполнения потерь питательных веществ ис
кусственные минеральные удобрения.
Первоначально применение минеральных удобре
ний, как правило, сказывается значительной прибавкой
урожая. Однако удобрения, внесенные в чрезмерном
количестве и с нарушением правил их применения,
могут не только привести к снижению урожайности, но
и оказаться токсичными, вредными для растений и
почвы. Калийные удобрения почти всегда содержат бор
в концентрациях, вредных для растений. Фосфорным
удобрениям часто сопутствуют соединения фтора, из
быток которого ухудшает плодородие почвы, снижает
продуктивность растений, угнетает развитие животных
и вреден для человека.
В определенных условиях искусственные удобре
ния через съеденную пищу, выпитую воду отравляют
организм человека и животных. Уже в наши дни в
Воронежском заповеднике погибла почти половина
бобров — в питомнике им скормили столовую свеклу,
в которой содержание нитратов в 30 раз превышало
допустимый уровень.
Недавно вскрылся еще один «минус» применения
минеральных удобрений — ущерб и биосфере. Фос
фор, азот и калий, попадая с полей вместе с талыми
и дождевыми водами в окрестные водоемы и реки, сти
мулируют бурное развитие фитопланктона, который
поглощает кислород и выделяет при интенсивном раз
множении сероводород и аммиак. А в итоге — гибнет
рыба, и вода становится непригодной не только для
питья, но и для купания. А двадцать лет назад появи
лись публикации о влиянии минеральных удобрений
на ... озоновый слой планеты! От 10 до 50% азота удоб
рений после внесения их в почву превращаются в азот
и оксиды азота. Оксиды азота в атмосфере реагируют
с молекулами озона и тем самым уменьшают толщину
невидимого защитного озонового слоя.
С 60х гг. ХХ в. начались обширные испытания,
направленные на грамотное применение как мине
ральных, так и органических удобрений. Эти исследо
вания показали, что даже полная замена минеральных
367
Приложение 1
удобрений органическими не решает проблемы про
изводства экологически чистой продукции. Например,
непрерывное использование навоза, вносимого «на
глазок» и «с запасом», значительно повышает уровень
нитратов в почве, в грунтовых водах и в растениях.
В естественных условиях (например, в лесу) содер
жание нитратов в растениях небольшое, они полнос
тью переходят в органические соединения. Но если то
же самое растение возделывается на чрезмерно удоб
ренном поле, то минеральных солей азота в нем может
содержаться в десятки раз больше, чем в лесном. Это
подтверждено с использованием радиоактивного изо
15
топа
N.
Таблица 1П
Минимальные и максимальные количества нитратов
в овощах (мг/кг), определенные в Институте
почвоведения и фотосинтеза АН России
Культура Ìèí. Макс. Культура Мин. Макс.
Арбузы
Баклажаны
Брюква
Горошек зеленый
Горчица сал.
Дыни
Капуста белая
Кабачки
Кресс-салат
Картофель
Лук зел еный
Лук репчатый
Морковь
Огурцы
Патиссоны
44
88
398
22
1320
44
66
196
320
44
44
66
176
88
176
572
Перец сладкий
264
Петрушка (зелень)
528
Ревень
88
Редька черная
1760
Редис
484
Ðåïà
2860
Салат
704
Свекла столовая
4840
Тархун
968
Тыква
1320
Укроп
880
Фасоль
2200
Чеснок
528
Шпинат
880
Щавель
44
1760
1760
1540
440
660
396
44
1320
308
396
22
44
660
264
352
1892
2420
1760
2640
880
2860
2640
2200
1320
2200
880
308
3960
396
Влияние нитратов на организм человека
Смертельная доза нитратов для взрослого челове
ка составляет 8–15 г. Допустимое суточное потребле
ние 5 мг/кг. Человек относительно легко переносит
дозу в 150–200 мг нитратов в день.
500 мг в день — предельно допустимая доза.
600 мг в день — токсичная доза для взрослых.
10 мг в день — токсичная доза для грудных детей.
При попадании большой дозы нитратов в организм
может наблюдаться острое отравление. В наше время
368
Экологические проблемы, цифры, факты
нередки случаи отравления дынями, арбузами и дру
гими сельхозпродуктами с повышенным содержанием
нитратов; возможно отравление питьевой водой за счет
попадания повышенного количества удобрений в вод
ные источники.
Нормы содержания нитратов в продуктах
Министерством здравоохранения Российской Фе
дерации установлены следующие нормативы по содер
жанию нитратов в сельскохозяйственной продукции (в
мг/кг по нитратиону):
картофель — 250
капуста — 900/500*
)
морковь — 400/250
томаты — 300/150
лук репчатый — 80
лукперо — 800/600
огурцы — 400/150
арбузы — 60
дыни — 90
перец сладкий — 200
кабачки — 400
виноград — 60
яблоки, груши — 60
*)
В числителе приводятся
нормы для ранних и теп
личных овощей, в знамена
теле — для поздней про
дукции открытого грунта
1.1.6. Проблема озонового экрана
Характерный запах свежего послегрозового воз
духа известен каждому из нас, и он связан с наличием
в атмосфере озона. Немецкий химик Кристиан Фрид
рих Шенбейн, с именем которого связывают открытие
озона в 1840 г., за специфический запах дал новому
веществу название (от греч. ozon — пахнущий).
Особый интерес к озону возрос после того, как
выяснилось, какую роль он играет в защите всего
живого на земном шаре, в том числе человека, от ко
ротковолновой ультрафиолетовой части солнечной
радиации.
Известно, что биологическая активность радиации
тем больше, чем короче длина волны. Поэтому особен
но высокой радиологической активностью обладают
кванты ультрафиолетовой радиации (УФР). Даже срав
нительно небольшого количества радиации вполне
369
достаточно для быстрого уничтожения всего живого на
земной поверхности, если бы атмосфера не защищала
надежным образом биосферу от действия УФрадиа
ции. Она с помощью озонового экрана охраняет землю
от губительной силы солнца.
Наиболее плотный слой воздуха, прилегающий к
земной поверхности, носит название тропосферы.
Протяженность ее по высоте в среднем составляет
11–13 км над уровнем моря.
Выше тропосферы, в стратосфере, под воздействи
ем космического излучения и коротковолновой части
ультрафиолетового излучения Солнца газы воздуха
ионизируются, в результате чего образуется озон. Озо
новый слой находится на высоте 25–40 км.
Интерес к озоносфере особенно возрос в эпоху
космических исследований, так как именно здесь про
легает активный участок траектории полета ракет —
носителей искусственных спутников и космических
аппаратов, а также сложный участок спуска с орбиты.
Вопрос об озоновом экране, прогнозирование его
истощения и последствий этого процесса затрагивает
глобальные перспективы научнотехнического про
гресса, мировой экономики и стабильности существо
вания земной экосистемы.
Несмотря на то что озон составляет менее одной
десятимиллионной части земной атмосферы, его значе
ние очень велико. Максимальная концентрация озона в
верхних слоях тропосферы в приполярных областях,
минимальная — вблизи экватора. Если сконцентриро
вать весь озон в условном сплошном слое, то его толщи
на не превысит 3 мм.
Тонкий озоновый слой стратосферы (вместе с кис
лородом) задерживает вредную часть солнечной ради
ации ультрафиолетовой области спектра, более опас
ную для современной жизни, чем излучение, возникшее
при естественном радиоактивном распаде. При суще
ственном сокращении «экранирующей деятельности»
озонового слоя и соответствующем увеличении прито
ка УФР на земную поверхность возможно резкое уве
личение заболеваемости раком кожи у людей, замед
ление фотосинтеза и гибель некоторых видов растений.
В образовании и разрушении озона атмосферы
370
играют существенную роль, наряду с кислородом, и
Приложение 1
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]